02 Jul Webb estudia el exoplaneta WD 1856 b tras la muerte de su Sol
Un equipo internacional de astrónomos ha utilizado el telescopio espacial James Webb para observar el tránsito del exoplaneta WD 1856 b, de tamaño similar a Júpiter, por delante de su estrella anfitriona.
Gracias a estas observaciones, el equipo midió la masa y la temperatura del planeta, e incluso detectó su atmósfera.
Los científicos descubrieron así que el planeta es significativamente más caliente de lo esperado, y determinaron el mecanismo más probable por el que alcanzó su órbita actual, extremadamente cercana, alrededor de una enana blanca.
Estos resultados ofrecen la primera ventana al futuro de planetas como Júpiter tras la muerte del Sol, dentro de miles de millones de años.
El extraño caso del exoplaneta WD 1856 b
El telescopio Webb está proporcionando una nueva perspectiva sobre el futuro lejano de sistemas planetarios como el nuestro.
Hace miles de millones de años, una estrella similar al Sol, al acercarse al final de su vida, aumentó enormemente de tamaño hasta convertirse en una gigante roja.
Posteriormente expulsó sus capas exteriores, dejando tras de sí un núcleo caliente remanente conocido como enana blanca.
Durante la fase de gigante roja, la estrella debería haber engullido y destruido cualquier planeta cercano.
Sin embargo, los astrónomos han comprobado que el exoplaneta WD 1856 b, de tamaño similar a Júpiter y que orbita esa enana blanca cada 34 horas, se encuentra a una distancia inferior a tres millones de kilómetros.
El enigma de un superviviente
El exoplaneta WD 1856 b fue descubierto en 2020 por científicos que utilizaron el satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA y el telescopio espacial Spitzer. El planeta orbita la enana blanca WD 1856+534, situada a unos 80 años luz de la Tierra.
«El planeta tiene aproximadamente el tamaño de Júpiter, pero la enana blanca que orbita tiene el tamaño de la Tierra, por lo que el planeta es siete veces mayor que su estrella», explica el autor principal del estudio, Ryan MacDonald, de la Universidad de St. Andrews, en el Reino Unido.
El exoplaneta WD 1856 b orbita extremadamente cerca de su estrella anfitriona, a una distancia unas 50 veces menor que la existente entre la Tierra y el Sol.
Si el planeta hubiera estado originalmente en esa órbita, habría sido destruido cuando la estrella atravesó su fase de gigante roja. Entonces, ¿cómo sobrevivió a la muerte de su estrella y terminó en su posición actual?
La historia térmica del exoplaneta WD 1856 b
El nuevo estudio utilizó el telescopio Webb para observar el paso del planeta por delante de la enana blanca. Este tránsito permitió obtener información única sobre su masa, que se sitúa entre cuatro y once veces la masa de Júpiter.
El equipo también logró determinar la temperatura del planeta. Durante el tránsito, la luz de la estrella quedó parcialmente bloqueada, pero la disminución fue menor en el infrarrojo que en otras longitudes de onda.
Esa diferencia correspondía a la radiación infrarroja emitida por el propio planeta debido a su calor.
Los datos revelaron que el exoplaneta WD 1856 b tiene una temperatura aproximada de 126 °C, considerablemente superior a la que tendría si su única fuente de calor fuera la luz de la enana blanca.
Este inesperado resultado acabó siendo la clave para comprender cómo el planeta alcanzó su órbita actual.
Dos hipótesis
Christopher O’Connor, de la Universidad Northwestern (Illinois, Estados Unidos) y coautor del estudio, fue el responsable de reconstruir la historia térmica del planeta.
«La gran pregunta es cómo el exoplaneta WD 1856 b llegó hasta donde se encuentra hoy, y existen dos hipótesis. Una propone que el planeta fue engullido por su estrella mientras esta moría y consiguió sobrevivir en su interior. La otra plantea que la migración se produjo debido a la influencia gravitatoria de otros objetos del sistema. La enana blanca forma parte de un sistema triple, y las estrellas compañeras externas podrían haber alterado la órbita de WD 1856 b».
Los científicos comprobaron que actualmente no existe ninguna fuente de energía capaz de generar el calor observado, por lo que debía tratarse de calor residual procedente de un episodio anterior.
Utilizando modelos que describen cómo se enfrían con el tiempo objetos subestelares como el exoplaneta WD 1856 b, junto con las nuevas medidas obtenidas por Webb sobre su masa y temperatura actual, el equipo reconstruyó su evolución térmica y dedujo cuándo tuvo lugar ese calentamiento.
La cronología era fundamental para determinar si el calentamiento ocurrió mientras el planeta era engullido por la gigante roja o durante una migración hacia el interior.
Migración hacia el interior
Los resultados indican que el calentamiento se produjo, con mayor probabilidad, entre 3.000 y 5.500 millones de años después de que la estrella se convirtiera en una enana blanca.
En este escenario, el planeta permaneció inicialmente en una órbita amplia, lo que lo protegió durante la destructiva fase de gigante roja, y solo migró posteriormente hasta su posición actual.
«A medida que el planeta se desplazaba hacia el interior, su interacción con el intenso campo gravitatorio de la enana blanca provocó un calentamiento muy importante, y desde entonces no ha dejado de enfriarse», explica O’Connor.
Composición química
La luz de la estrella que atravesó la atmósfera del planeta también proporcionó información sobre su composición química.
«Detectamos las firmas características de pequeñas partículas de nubes e hidrocarburos, probablemente metano. Es la primera vez que observamos la atmósfera de un planeta que transita una estrella muerta», afirma Victoria Boehm, de la Universidad de Cornell y coautora del estudio. «Recientemente hemos observado otros cuatro tránsitos del exoplaneta WD 1856 b con Webb para estudiar con mayor detalle la química de su atmósfera y estamos deseando conocer los resultados».
Una ventana al futuro del Sistema Solar
Dentro de aproximadamente 5.000 millones de años, el Sol agotará el hidrógeno de su núcleo y se expandirá hasta alcanzar un tamaño más de cien veces superior al actual, convirtiéndose en una gigante roja.
Posteriormente expulsará sus capas exteriores y finalizará su evolución como una enana blanca. Mercurio, Venus y probablemente la Tierra serán destruidos durante la fase de gigante roja.
Sin embargo, el destino de los planetas más alejados, especialmente los gigantes gaseosos, sigue siendo incierto.
El estudio del exoplaneta WD 1856 b constituye una oportunidad única para comprender qué podría ocurrir en nuestro propio Sistema Solar en un futuro muy lejano.
«Estamos acostumbrados a mirar hacia el pasado cuando utilizamos telescopios, pero esta es la primera vez que hemos podido observar lo que podría ocurrir con los planetas exteriores alrededor del remanente de una estrella similar al Sol», concluye MacDonald. «Es como utilizar una máquina del tiempo para contemplar el remoto futuro de nuestro Sistema Solar».
Fuente: Webb studies how a planet survived death of its star
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