miércoles, 28 de diciembre de 2011

Planetas terrestres sobreviven a la expansión de una gigante roja

Dos planetas del tamaño de la Tierra han sido descubiertos alrededor de una estrella moribunda que ha superado su fase de gigante roja. Debido a sus cercanas órbitas, los planetas han debido de ser engullidos por su estrella mientras se expandía hasta alcanzar varias veces su tamaño original.
Este descubrimiento, publicado en Nature, podría arrojar una nueva luz sobre el destino de los sistemas estelares y planetarios, incluido el nuestro.
Cuando nuestro Sol se acerque al final de su vida, dentro de unos 5 mil millones de años, sus capas se expandirán, constituyendo lo que los astrónomos llaman una estrella gigante roja. Su tamaño crecerá tanto que se tragará los planetas internos del Sistema Solar: Mercurio, Venus, Tierra y Marte.
Este informe describe el descubrimiento de dos planetas -o los restos de los mismos- que no sólo sobrevivieron a ser engullidos por su estrella madre, sino que también sobrevivieron a los potentes vientos solares que los azotaron en el proceso. El equipo fue dirigido por Stephane Charpinet, un astrónomo del Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología de la Universidad de Toulouse, Francia.
"Cuando nuestro Sol se expanda hasta convertirse en una gigante roja, se tragará la Tierra", dijo Elizabeth 'Betsy' Green, una astrónoma de la Universidad de Arizona, que participó en la investigación. "Si un pequeño planeta como la Tierra pasa mil millones de años en un ambiente como ese, sólo se evaporará. Los únicos planetas con masas mucho mayores que la Tierra, como Júpiter o Saturno, podrían sobrevivir."
Los dos planetas, denominados KOI 55.01 y KOI 55.02, se encuentran en órbitas muy apretadas en torno a su estrella. Después de haber emigrado muy cerca de su superficie, probablemente se vieron envueltas por las capas de la estrella durante la fase de gigante roja, pero sobrevivieron. En la configuración más plausible, los dos cuerpos poseen respectivamente un radio de 0,76 y 0,87 veces el radio de la Tierra, por lo que son los planetas más pequeños detectados hasta ahora alrededor de una estrella que no sea nuestro Sol.

La estrella anfitriona, KOI 55, es lo que los astrónomos llaman una estrella subenana B: Consiste en el núcleo expuesto de una gigante roja que ha perdido casi toda su envoltura. De hecho, escriben los autores, los planetas pueden haber contribuido a la pérdida de masa necesaria para la formación de este tipo de estrella.
Los autores concluyeron que los sistemas planetarios por lo tanto, puede influir en la evolución de sus estrellas madre. Señalaron que el sistema planetario que observaron ofrece una visión de un futuro posible para nuestro Sol.
El descubrimiento de los dos planetas fue una sorpresa porque el equipo de investigación no se había puesto a buscar nuevos planetas alejados de nuestro Sistema Solar, sino que su objetivo era estudiar las estrellas pulsantes. Las pulsaciones son un rasgo característico de muchas estrellas causados por las expansiones y contracciones rítmicas provocadas por la presión y las fuerzas gravitacionales unidas al proceso de fusión termonuclear en el interior de las estrellas.
Mediante el estudio de las pulsaciones de una estrella, los astrónomos pueden deducir la masa del objeto, la temperatura, el tamaño y a veces incluso su estructura interior. Esto se conoce como astrosismología.
"Los patrones de frecuencia de pulsación son casi como una huella digital de una estrella", dijo Green. "Es muy similar a la sismología, donde se utilizan los datos de los terremotos para aprender acerca de la composición interna de la Tierra."
Para detectar la frecuencia con la que late una estrella, los investigadores tienen que observar durante períodos muy largos de tiempo, a veces años, a fin de medir las pequeñas variaciones en el brillo.
"Las variaciones de brillo de una estrella nos cuentan cómo son sus pulsaciones", dijo Green. "Digamos que hay un modo de pulsación cada 5.859,8 segundos, y otro cada 9.136,39 segundos. Como no todas las estrellas tienen los mismos modos de pulsación, si podemos medir 10, o mejor aún, 50 modos de pulsaciones en una estrella, entonces es posible el uso de modelos teóricos para deducir cómo es el astro con esas pulsaciones particulares".
Para llevar a cabo estas investigaciones se precisa un telescopio espacial, ya que los ubicados en la Tierra sólo permiten observar los astros durante la noche. Además, la propia atmósfera terrestre produce en los datos un error considerable.
Por esa razón, el equipo utilizó los datos obtenidos por el Telescopio Espacial Kepler de la NASA para este estudio.
Sin obstáculos por la atmósfera de la Tierra y mirando a la misma región del cielo a través de su misión de cinco años, el telescopio espacial Kepler se encuentra en un lugar privilegiado para detectar pequeñas variaciones en el brillo de las estrellas.


Green había llevado a cabo una encuesta en busca de estrellas calientes subenanas en el plano galáctico de la Vía Láctea. Antes del lanzamiento de Kepler ya había obtenido numerosos datos sobre la estrella subenana KOI 55. Una vez obtuvieron las medidas de Kepler, el equipo de científicos fue capaz de analizar esta estrella con modelos informáticos, para tratar de estudiar el interior de KOI 55.
Al analizar las pulsaciones de KOI 55, el equipo notó la intrigante presencia de dos pequeñas modulaciones periódicas que ocurren cada 5.76 y 8.23 ​​horas que causa la estrella  parpadee muy ligeramente, en una cinco milésima parte de su brillo total. Demostraron además que estas dos frecuencias no podían ser producidas por pulsaciones internas propias de la estrella.
La única explicación posible a este fenómeno es que dos pequeños planetas crucen por delante de su disco en periodos de 5.76 y 8.23 ​​horas. Para completar sus órbitas tan rápidamente KOI 55.01 y KOI 55.02 tienen que estar extremadamente cerca de su estrella, mucho más cerca que Mercurio de nuestro Sol. Además, nuestro Sol es una estrella fría comparada con KOI 55, cuya superficie se encuentra a 28.000 grados kelvin.
"Estos dos planetas estás sometidos a un acoplamiento de marea por su estrella", comenta Green. "Es decir, siempre muestran la misma cara a su estrella, al igual que la Luna siempre nos muestra la misma cara a nosotros. El lado diurno de Mercurio está tan caliente que se puede derretir el plomo en su superficie, así que lo que ocurra en estos planetas tan calidos es difícil de imaginar".
Estas órbitas tan cercanas sugieren que los planetas deberían haber sido envueltos por la estrella cuando ésta se convirtió en gigante roja.
"A medida que la estrella se hinchó y envolvió a los planetas, éstos tuvieron que abrirse paso a través de la atmósfera caliente de la estrella que causaría también una fricción, lo que eliminó las capas gaseosas y líquidas de los planetas dejando restos constituidos por un núcleo sólido, pero que sobrevivieron.
"Creemos que este es el primer caso documentado de planetas que han influido en la evolución de su estrella", dijo Charpinet. Conocemos el caso de una enana marrón que posiblemente lo hizo, pero no es un planeta, y de la existencia de gigantes gaseosos alrededor de otras subenanas de tipo B, pero sin influencia sobre su estrella".
"Me parece increíble y fascinante que, después de cientos de años de ser solamente capaces de mirar a la parte exterior de las estrellas, ahora por fin podamos investigar el interior de unas pocas estrellas", dijo Green. "Ahora estamos descubriendo una gran variedad de sistemas solares que no son como el nuestro, incluyendo, por primera vez, el remanente de planetas alrededor de un núcleo estelar como éste."



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