Estudio de enanas blancas ‘contaminadas’ encuentra que las estrellas y los planetas crecen juntos

Un estudio de algunas de las estrellas más antiguas del Universo sugiere que los componentes básicos de planetas como Júpiter y Saturno comienzan a formarse mientras una estrella joven está creciendo. Se pensaba que los planetas solo se forman una vez que una estrella ha alcanzado su tamaño final, pero nuevos resultados, publicados en la revista Naturaleza Astronomíasugiere que las estrellas y los planetas ‘crecen’ juntos.

La investigación, dirigida por la Universidad de Cambridge, cambia nuestra comprensión de cómo se formaron los sistemas planetarios, incluido nuestro propio Sistema Solar, resolviendo potencialmente un gran rompecabezas en astronomía.

“Tenemos una idea bastante buena de cómo se forman los planetas, pero una pregunta pendiente que hemos tenido es cuándo se forman: ¿la formación de planetas comienza temprano, cuando la estrella madre aún está creciendo, o millones de años después?”. dijo la Dra. Amy Bonsor del Instituto de Astronomía de Cambridge, la primera autora del estudio.

Para intentar responder a esta pregunta, Bonsor y sus colegas estudiaron las atmósferas de las estrellas enanas blancas, los restos antiguos y débiles de estrellas como nuestro Sol, para investigar los componentes básicos de la formación de planetas. En el estudio también participaron investigadores de la Universidad de Oxford, la Ludwig-Maximilians-Universität de Múnich, la Universidad de Groningen y el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar de Gotinga.

“Algunas enanas blancas son laboratorios asombrosos, porque sus atmósferas delgadas son casi como cementerios celestiales”, dijo Bonsor.

Normalmente, el interior de los planetas está fuera del alcance de los telescopios. Pero una clase especial de enanas blancas, conocidas como sistemas ‘contaminados’, tienen elementos pesados ​​como magnesio, hierro y calcio en sus atmósferas normalmente limpias.

Estos elementos deben haber venido de pequeños cuerpos como asteroides sobrantes de la formación de planetas, que chocaron contra las enanas blancas y se quemaron en sus atmósferas. Como resultado, las observaciones espectroscópicas de enanas blancas contaminadas pueden sondear los interiores de esos asteroides destrozados, brindando a los astrónomos una visión directa de las condiciones en las que se formaron.

Se cree que la formación de planetas comienza en un disco protoplanetario, compuesto principalmente de hidrógeno, helio y diminutas partículas de hielo y polvo, que orbita alrededor de una estrella joven. De acuerdo con la teoría líder actual sobre cómo se forman los planetas, las partículas de polvo se adhieren entre sí y eventualmente forman cuerpos sólidos cada vez más grandes. Algunos de estos cuerpos más grandes continuarán acrecentándose, convirtiéndose en planetas, y algunos permanecerán como asteroides, como los que chocaron contra las enanas blancas en el estudio actual.

Los investigadores analizaron observaciones espectroscópicas de las atmósferas de 200 enanas blancas contaminadas de galaxias cercanas. Según su análisis, la mezcla de elementos que se observa en las atmósferas de estas enanas blancas solo puede explicarse si muchos de los asteroides originales se hubieran derretido alguna vez, lo que provocó que el hierro pesado se hundiera hasta el núcleo mientras que los elementos más ligeros flotaban en la superficie. Este proceso, conocido como diferenciación, es lo que hizo que la Tierra tuviera un núcleo rico en hierro.

“La causa del derretimiento solo se puede atribuir a elementos radiactivos de vida muy corta, que existieron en las primeras etapas del sistema planetario pero se descomponen en solo un millón de años”, dijo Bonsor. “En otras palabras, si estos asteroides fueron derretidos por algo que solo existe por un tiempo muy breve en los albores del sistema planetario, entonces el proceso de formación de planetas debe comenzar muy rápidamente”.

El estudio sugiere que es probable que la imagen de la formación temprana sea correcta, lo que significa que Júpiter y Saturno tuvieron mucho tiempo para crecer hasta sus tamaños actuales.

“Nuestro estudio complementa un creciente consenso en el campo de que la formación de planetas comenzó temprano, con los primeros cuerpos formándose al mismo tiempo que la estrella”, dijo Bonsor. “Los análisis de enanas blancas contaminadas nos dicen que este proceso de fusión radiactiva es un mecanismo potencialmente ubicuo que afecta la formación de todos los planetas extrasolares.

“Esto es solo el comienzo: cada vez que encontramos una nueva enana blanca, podemos recopilar más evidencia y aprender más sobre cómo se forman los planetas. Podemos rastrear elementos como el níquel y el cromo y decir qué tan grande debe haber sido un asteroide cuando formó su núcleo de hierro. Es sorprendente que podamos investigar procesos como este en sistemas exoplanetarios”.

Amy Bonsor es investigadora universitaria de la Royal Society en la Universidad de Cambridge. La investigación fue financiada en parte por la Royal Society, la Fundación Simons y el Consejo Europeo de Investigación.

Referencia:
Amy Bonsor et al. ‘Formación rápida de exoplanetsimales revelada por enanas blancas’. Astronomía de la naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01815-8

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *