¿Podrían existir planetas en remanentes de gigantes rojas? ¿Podrían existir planetas de segunda generación?
Los planetas nacen alrededor de jóvenes estrellas en formación. Surgen de los discos rotantes de restos de material, los que sobran tras el nacimiento del propio astro. Luego, los alrededores de la estrella, ya con sus planetas emergiendo, se “limpian” de material difuso y quedan relativamente despejados. Hasta hace unos años pensábamos que los discos eran exclusivos de esas primeras etapas estelares, pero entonces se descubrió que no, que estrellas en fases avanzadas volvían a tener discos de material a su alrededor.
Y ahí es donde nace la pregunta: ¿podría haber planetas de segunda generación?
Cuando las estrellas parecidas a nuestro Sol acaban con el combustible de sus núcleos, inician un declive que consta de diversas etapas. Una de ellas es la de gigante roja, en la que se hincha considerablemente y empieza a expulsar el material que la compone en forma de capas, como en una lenta oleada de moléculas de gas y granos de polvo. Aquí es donde los vientos estelares empujan ese material hacia fuera. La estrella sigue “deshaciéndose” de sus capas, llegando hasta la fase de mayor pérdida de masa, la Rama Asintótica de las Gigantes o AGB, por sus siglas en inglés.
Esquema de una estrella AGB.
Muchas estrellas que ya han atravesado esta etapa (denominadas post-AGB) en sistemas binarios (parejas de estrellas que orbitan la una en torno a la otra) tienen un disco formado por gas y polvo que gira alrededor de ambas estrellas. Sabemos que existen, pero ignoramos los detalles de su formación, su estructura y su evolución, aunque se han encontrado sorprendentes similitudes con discos que giran en torno a estrellas jóvenes (por ejemplo, en su composición mineralógica, como es el caso del sistema binario AC Her, -que contiene una estrella post-AGB- y el disco protoplanetario de la joven estrella HD100546).
El disco protoplanetario de la estrella HD100546.
Hay investigaciones que consideran la posibilidad de que estos discos de polvo, ligados gravitacionalmente, existan en muchas estrellas binarias en etapas avanzadas. De hecho, el dato se usa incluso al revés: la presencia de un disco indica que puede ser un sistema binario con una estrella post-AGB.
Imágenes de AC Her, una estrella binaria tipo post-AGB.
El Rectángulo Rojo
No es exactamente un rectángulo, pero se le parece bastante.
En el año 2003, un equipo dirigido por Valentín Bujarrabal, investigador del Observatorio Astronómico Nacional (OAN- IGN), descubrió que la nebulosa planetaria conocida como el Rectángulo Rojo, tenía un disco en rotación. Esta nebulosa, estudiada con el interferómetro de IRAM, lanza además chorros de material a baja velocidad y cuenta con una compleja estructura en cuyo centro hay un sistema estelar binario cuya estrella principal es una post-AGB.
El núcleo de una estrella AGB.
Hasta principios de 2015, solamente se había estudiado e identificado claramente este disco giratorio. El segundo disco de este tipo detectado fue el que orbita alrededor de otra estrella evolucionada: AC Herculis. A partir de este momento, se empezó a sospechar que estos discos desempeñan un papel clave en la evolución estelar tardía y que abundaban alrededor de estrellas evolucionadas.
La curva de luz de AC Herculis en el 2011, mostrando dos ciclos completos de irregularidades.
Bujarrabal, investigador principal de ambos trabajos, afirma que estos, y otros resultados publicados, forman parte de una larga colaboración que mantiene el equipo del OAN con el Instituto de Astronomía de Lovaina: “Fuimos los primeros en demostrar la existencia de discos rotando alrededor de estrellas viejas, pues normalmente el material a su alrededor, que ha sido expulsado por ellas, está en expansión. Algunas de nuestras últimas observaciones, particularmente usando ALMA y el VLTI, son realmente espectaculares y contienen una enorme cantidad de información sobre estos sorprendentes objetos“.
Los observatorios ALMA y VTL.
Los datos que está proporcionando ALMA serán decisivos en el futuro para comparar este tipo de discos con los que hay alrededor de estrellas jóvenes. Por el momento, gracias al interferómetro VLTI, se ha obtenido la imagen más precisa de un disco alrededor de una estrella evolucionada, IRAS 08544-4431, formada por una gigante roja y por otra menos evolucionada.
La distribución teórica del brillo de la estrella IRAS 08544-4431, según los mejores modelos. La barra de color muestra el flujo normalizado, con una escala que va hasta el valor máximo de pixel en la imagen original. La posición de las estrellas primaria y secundaria están indicadas con un símbolo de estrella azul y verde, respectivamente.
La imagen es impresionante: el anillo de polvo que rodea a las estrellas se ve con total claridad. De todas estas observaciones se ha deducido que los discos que rodean a estrellas viejas son muy parecidos a los discos que hay alrededor de las estrellas jóvenes. Y, si son tan parecidos, ¿podrían formarse planetas?
La imagen original de la anciana estrella binaria IRAS 08544-4431, mostrando el disco de polvo que la rodea.
Pero antes de contestar si podrían formarse planetas, rebobinemos.
Nacer y morir
Representación del nacimiento y de la muerte de un planeta. La mayoría de las veces se nace y se muere en la luz.
Estamos en el momento justo antes de que nazcan las estrellas (nuestras protagonistas son siempre estrellas de tamaño intermedio). La nube molecular, cargada de gas y polvo, se compacta en algunos puntos en los que acaba condensándose la materia y empieza la ignición en los núcleos estelares. A su alrededor, esas estrellas jóvenes tienen discos en los que pueden acabar formándose planetas. Una vez formados, incluso puede haber un “baile” de planetas, denominado migración planetaria, que hace que algunos cambien de órbita alrededor de su estrella hasta que el sistema se estabiliza.
El disco de polvo que rodea a una estrella joven.
Las estrellas viven con normalidad su etapa de consumo de hidrógeno en el núcleo, hasta que éste se acaba y empieza la deriva. La fase de gigante roja es tan apabullante (por su enorme tamaño y su aumento impresionante de luminosidad) que es muy probable que los planetas acaben achicharrados, empujados, rotos o descompuestos. Todo dependerá de la distancia que separe al planeta de su estrella y, de nuevo, de las migraciones planetarias entre órbitas.
Una gigante roja devastando a un planeta que durante su fase de crecimiento quedó a su merced.
Por supuesto, los planetas podrían superar esa fase y seguir existiendo (muy maltrechos, eso sí). Y esto ha generado bastantes confusiones a la hora de determinar si una estrella (como en el caso de BP Piscium) era joven o vieja – lo mismo ocurrió con la Hamburguesa de Gómez, que se creía una estrella vieja hasta que se estudió en profundidad y se vio que era una estrella joven que, probablemente, cuenta con un protoplaneta orbitando a su alrededor-.
Ahí está la Hamburguesa de Gómez, para que se deleiten.
Pero, ¿sería posible una segunda generación de planetas? ¿Qué condiciones específicas deberían darse? ¿Podrían los restos de planetas de primera generación, junto con los materiales del segundo disco, formar nuevos planetas? ¿Cuánto tiempo sería necesario para ello? ¿Podría la energía de la moribunda enana blanca que ha quedado en el centro alimentar ese sistema?
Un disco protoplanetario, no sabemos si alrededor de una estrella joven o una anciana.
En cuanto a la posible existencia de planetas de segunda generación, ya hay estudios al respecto relacionados con los primeros exoplanetas detectados, descubiertos en 1992, que además giraban en torno a un púlsar: PSR B1257+12 (ahora llamado Lich). Pero en este caso no hablamos de la muerte de estrellas parecidas a nuestro Sol (de entre una y ocho masas solares) sino de una hipótesis sobre algo que podría haber ocurrido tras la muerte como supernova de una estrella mucho más masiva.
Lich observado desde el planeta Phobetor. El descubrimiento de este sistema causó una sorpresa mayúscula, ya que hasta ese momento sólo se creía que las estrellas de la secuencia principal podían tener planetas. Este sistema estelar, con tres planetas confirmados (los otros dos son Draugr y Poltergeist) sigue causando sorpresas, ya que aparentemente también tendría un cinturón de asteroides, o incluso una especie de cinturón de Kuiper, con cometas incluidos. De todas formas, no todos creen que los planetas de Lich hayan tenido su origen en un disco protoplanetario, sino que serían planetas ctónicos (restos o núcleos de gigantes gaseosos, pero en este caso enormes, ya que Poltergeist y Phobetor son, cada uno, cuatro veces más masivos que la Tierra).
Por lo demás, en los entornos de estrellas evolucionadas de masa intermedia, en las fases finales de sus vidas, hasta ahora no se han encontrado planetas en formación. Se teoriza sobre qué entorno sería el más adecuado, qué parámetros debería cumplir, pero aún no se ha detectado nada que pueda confirmar estas hipótesis.
Mientras tanto, investigadores como Bujarrabal, siguen estudiando estos discos de segunda generación para determinar cómo se forman y cuál es su destino final.
La vida una estrella de masa intermedia. Todavía no hemos podido determinar si hacia el final de sus días pueden todavía formar planetas, pero la hipótesis no deja de ser fascinante.
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