Nuevos indicios para ayudar a resolver el misterio del litio proceden de una estrella gemela de nuestro Sol

Un equipo internacional liderado por astrónomos brasileños ha utilizado el Very Large Telescope de ESO para identificar y estudiar el gemelo solar más antiguo conocido hasta ahora. Situado a 250 años luz de la Tierra, la estrella HIP 102152 se parece más al Sol que cualquier otro gemelo solar, con la excepción de tener casi cuatro mil millones de años más. Este primitivo pero prácticamente idéntico gemelo nos entrega una oportunidad sin precedentes para apreciar la forma en que el Sol se verá cuando envejezca. Asimismo, las nuevas observaciones proporcionan, por primera vez, un importante y claro nexo entre la edad de una estrella y su contenido de litio, y además sugieren que HIP 102152 podría albergar a planetas terrestres rocosos.

Los astrónomos han observado el Sol a través de telescopios por tan solo 400 años (una pequeña fracción de la edad del Sol, que tiene más de cuatro mil millones de años).  Resulta extremadamente difícil estudiar la historia y futura evolución de nuestro astro, pero es posible si buscamos inusuales estrellas con las mismas características, pero en diferentes etapas de sus vidas. Un grupo de astrónomos acaba de detectar una estrella que, en esencia, es un gemelo idéntico de nuestro Sol, pero 4 mil millones de años mayor (como una versión real de ‘la paradoja de los gemelos’) [1].

Esta imagen muestra al gemelo solar HIP 102152, una estrella situada a 250 años luz de la Tierra en la constelación de Capricornio. HIP 102152 se parece más al Sol que cualquier otro gemelo solar (a pesar de que posee casi cuatro mil millones de años más), lo que ofrece una oportunidad sin precedentes para estudiar la forma que tendrá nuestro Sol cuando envejezca. Este es el gemelo solar más antiguo identificado hasta el momento, y fue estudiado por un equipo internacional, liderado por astrónomos brasileños, utilizando el Very Large Telescope de ESO en Chile.
Crédito:ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Jorge Meléndez (Universidad de São Paulo, Brasil), líder del equipo y coautor del nuevo trabajo, explica: "Durante décadas, los astrónomos han intentado buscar gemelos solares con el fin de conocer mejor nuestro Sol, el que es capaz de dar vida. Pero muy pocos han sido encontrados desde que se descubrió el primero en 1997. Ahora hemos obtenido, a través del VLT, espectros de calidad excepcional, los que nos permiten analizar a los gemelos solares con extrema precisión, para intentar responder a la pregunta sobre qué tan especial es nuestro Sol".

El equipo estudió dos gemelos solares [2], uno que, según se creía, era más joven que el Sol (18 Scorpii) y otro que se esperaba fuese mayor (HIP 102152). El espectrógrafo UVES, instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO en el Observatorio Paranal, se utilizó para descomponer la luz proveniente de estas estrellas y poder así estudiar en gran detalle su composición química y otras propiedades.

Esta imagen recorre la vida de una estrella similar al Sol, desde su nacimiento (izquierda) hasta convertirse en una gigante roja (derecha). A la izquierda, la estrella se observa como una protoestrella, sumergida en un disco de polvo y materia a medida que se desarrolla. Posteriormente, se convierte en una estrella como nuestro Sol. Después de pasar la mayor parte de su vida en esta etapa, la estrella comienza a calentarse de manera paulatina, expandiéndose e intensificando su tonalidad, hasta transformarse en una gigante roja.Una vez que esta fase llega a su fin, la estrella expele sus capas exteriores hacia el espacio circundante para formar un objeto conocido como nebulosa planetaria, mientras que su núcleo se enfría y se convierte en un pequeño remanente denso llamado enana blanca.En la línea de tiempo inferior se puede ver la etapa en la que se encuentran nuestro Sol y los gemelos solares 18 Sco y HIP 102152 en este ciclo de vida. El Sol tiene 4.600 millones de años y 18 Sco alrededor de 2.900 millones de años, mientras que el gemelo solar más antiguo posee unos 8.200 millones de años (el gemelo solar más antiguo identificado hasta el momento). Mediante el estudio de HIP 102152, podemos dar un vistazo a lo que el futuro depara para nuestro Sol.Esta animación es sólo ilustrativa; las edades, tamaños y colores son aproximados (no a escala). La protoestrella puede ser unas 2000 veces mayor que nuestro Sol. La gigante roja puede ser unas 100 veces mayor que nuestro Sol.Crédito:ESO/M. Kornmesser

Así descubrieron que HIP 102152, en la constelación de Capricornio (la Cabra Marina), es el gemelo solar más antiguo conocido hasta el momento. Se estima que posee unos 8.200 millones de años, en comparación con los 4.600 millones de años de nuestro propio Sol. Por otro lado, se confirmó que la estrella 18 Scorpii efectivamente era más joven que nuestro astro (con unos 2.900 millones de años de edad).

El estudio del antiguo gemelo solar HIP 102152 permitirá a los científicos predecir lo que podría ocurrir con nuestro Sol cuando alcance esa edad, de hecho ya se logró un importante descubrimiento.  "Una de las interrogantes que queríamos abordar guarda relación con la composición del Sol", dice Meléndez. "Principalmente, ¿por qué su contenido de litio es tan sorprendetemente bajo?".

El litio, tercer elemento de la tabla periódica, se creó en el Big Bang junto con el hidrógeno y el helio. Durante años, los astrónomos se han preguntado por qué algunas estrellas parecen tener menos litio que otras. Con las nuevas observaciones de HIP 102152, han dado un gran paso hacia la solución de este misterio, al determinar una fuerte correlación entre la edad de una estrella como el Sol y su contenido de este elemento.

Esta imagen de campo amplio muestra al gemelo solar HIP 102152  en la constelación de Capricornio. Situada a 250 años luz de la Tierra, HIP 102152 se parece más al Sol que cualquier otro gemelo solar (pese a que posee casi cuatro mil millones de años más), lo que ofrece una oportunidad sin precedentes para estudiar la forma que tendrá nuestro Sol cuando envejezca. Este es el gemelo solar más antiguo identificado hasta el momento, y fue estudiado por un equipo internacional, liderado por astrónomos brasileños, utilizando el Very Large Telescope de ESO en Chile. Crédito:ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Actualmente nuestro Sol contiene sólo el 1% del litio original que poseía el material a partir del cual se formó. Estudios de gemelos solares más jóvenes han mostrado que estos hermanos menores contienen cantidades muy superiores del elemento, pero hasta ahora los científicos no habían podido demostrar una clara correlación entre la edad y el contenido de litio presente en una estrella [3].

TalaWanda Monroe (Universidad de São Paulo), autora principal del nuevo estudio, concluye:  "Hemos descubierto que HIP 102152 posee muy bajos niveles de litio. Esto demuestra claramente, por primera vez, que los gemelos solares más antiguos efectivamente tienen menos litio que nuestro propio Sol o gemelos solares más jóvenes. Ahora podemos estar seguros de que las estrellas destruyen de alguna forma el litio que las compone a medida que envejecen". [4]

Un giro final en la historia revela que HIP 102152 posee una composición química inusual, sutilmente diferente a la que posee la mayoría de los gemelos solares, pero similar a la del Sol. Ambos muestran una baja presencia de aquellos elementos que son abundantes en los meteoritos y en la Tierra. Este es un fuerte indicio de que HIP 102152 podría albergar planetas rocosos terrestres [5].

Notas

[1] La mayoría de las personas han oído hablar de la paradoja de los gemelos: un gemelo idéntico hace un viaje espacial y regresa a la Tierra más joven que su hermano. Si bien en este caso no existe un viaje en el tiempo, sí estamos en presencia de dos edades muy distintas para estas dos estrellas muy similares (como fotografías tomadas en dos momentos de la vida de nuestro Sol).

[2] Gemelos solares, análogos solares y estrellas de tipo solar son categorías de estrellas clasificadas según su similitud con nuestro propio Sol. Los gemelos solares presentan un parecido mayor, ya que poseen masas, temperaturas y abundancias químicas muy similares.  Estos son bastante raros, sin embargo, las otras clases, en donde las semejanzas son menos precisas, resultan ser mucho más comunes.

[3] Estudios anteriores han indicado que el contenido de litio de una estrella también podría verse afectado si esta alberga a planetas gigantes (eso0942, eso0118, Nature paper), aunque estos resultados han sido objeto de gran discusión (ann1046).

[4] Aún no está claro exactamente cómo se destruye el litio en las estrellas.

[5] Si una estrella contiene una menor cantidad de los elementos que comúnmente encontramos en cuerpos rocosos, es porque probablemente albergue planetas terrestres.  Esto se debe a que los planetas rocosos de este tipo suelen acaparar estos elementos a lo largo de su proceso de formación, el que se inicia a partir de un gran disco que rodea la estrella. La idea de que HIP 102152 pueda albergar tales planetas se ve reforzada por el monitoreo de la velocidad radial de la estrella realizado con el espectrógrafo HARPS de ESO, que indica que dentro de su zona habitable no existen planetas gigantes.  Esto permitiría la existencia de posibles planetas similares a la Tierra alrededor de HIP 102152: en sistemas con planetas gigantes cercanos a su estrella, las posibilidades de encontrar planetas terrestres son mucho menores, debido a que estos pequeños cuerpos rocosos sufren perturbaciones y variaciones.

Enlace original: ESO.