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| En esta ilustración, un asteroide (abajo a la izquierda) se rompe bajo la poderosa gravedad de LSPM J0207 + 3331, la enana blanca más antigua y fría que se conoce y que está rodeada por un anillo de escombros polvorientos. Los científicos creen que la señal infrarroja del sistema se explica mejor por dos anillos distintos compuestos de polvo suministrado por asteroides desmoronados. Créditos: GSFC/NASA/Scott Wiessinger |
Un voluntario que trabaja en el proyecto Backyard Worlds: Planet 9, liderado por la NASA, encontró la enana blanca más antigua y fría conocida, un remanente del tamaño de la Tierra de una estrella similar al Sol que ha muerto, rodeada de polvo y escombros. Los astrónomos sospechan que esta podría ser la primera enana blanca conocida con múltiples anillos de polvo.
La estrella, LSPM J0207 + 3331 o J0207 para abreviar, está obligando a los investigadores a reconsiderar los modelos de sistemas planetarios y podría ayudarnos a conocer el futuro lejano de nuestro sistema solar.
"Esta enana blanca es tan antigua que cualquier proceso que alimente material a sus anillos debe operar en escalas de tiempo de mil millones de años", dijo John Debes, un astrónomo del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore. "La mayoría de los modelos que los científicos han creado para explicar los anillos alrededor de las enanas blancas solo funcionan bien hasta unos 100 millones de años, por lo que esta estrella realmente desafía nuestras suposiciones de cómo evolucionan los sistemas planetarios".
J0207 se encuentra a unos 145 años luz de distancia, en la constelación de Capricornio. Las enanas blancas se enfrían lentamente a medida que envejecen, y el equipo de Debes calculó que J0207 tiene alrededor de 3 mil millones de años basado en una temperatura de más de 5,800 grados Celsius. Una fuerte señal infrarroja captada por la misión WISE de la NASA, que mapeaba todo el cielo con luz infrarroja, sugería la presencia de polvo, haciendo de J0207 la enana blanca más antigua y fría del mundo. Anteriormente, solo se habían observado discos y anillos de polvo alrededor de enanas blancas de alrededor de un tercio de la edad del J0207.
Cuando una estrella similar al Sol se queda sin combustible, se convierte en una gigante roja, expulsa al menos la mitad de su masa y deja una enana blanca muy caliente. A lo largo de la fase gigante de la estrella, los planetas y los asteroides cercanos a la estrella se engullen e incineran. Los planetas y asteroides más lejanos sobreviven, pero se mueven hacia afuera a medida que sus órbitas se expanden. Esto se debe a que cuando la estrella pierde masa, su influencia gravitatoria en los objetos circundantes se reduce considerablemente.
Este escenario describe el futuro de nuestro sistema solar. En unos 5 mil millones de años a partir de ahora, Mercurio, luego Venus y posiblemente la Tierra serán tragados cuando el Sol se convierta en un gigante rojo. Durante cientos de miles o millones de años, el sistema solar interior se limpiará y los planetas restantes se desplazarán hacia el exterior.
Sin embargo, algunas enanas blancas, entre el 1 y 4 por ciento, muestran emisiones infrarrojas que indican que están rodeadas de discos o anillos polvorientos. Los científicos creen que el polvo puede surgir de asteroides distantes y cometas expulsados más cerca de la estrella por interacciones gravitacionales con planetas desplazados. Cuando estos pequeños cuerpos se acercan a la enana blanca, la fuerte gravedad de la estrella los desgarra en un proceso llamado interrupción de la marea. Los escombros forman un anillo de polvo que lentamente caerá en espiral hacia la superficie de la estrella.
J0207 se descubrió a través de 'Backyard Worlds Planet 9', un proyecto dirigido por Marc Kuchner, un astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, que recluta voluntarios para clasificar los datos de WISE en busca de nuevos descubrimientos.
Este objeto fue encontrado por Melina Thévenot de Alemania usando el proyecto Backyard Worlds. Inicialmente pensó que la señal infrarroja era una mala información. Buscaba en los archivos de Gaia de la ESA (Agencia Espacial Europea) en busca de enanas marrones, objetos demasiado grandes para ser planetas y demasiado pequeños para ser estrellas, cuando se dio cuenta de J0207. Cuando miró la fuente en los datos infrarrojos de WISE, era demasiado brillante y demasiado lejana para ser una enana marrón. Thévenot transmitió sus conclusiones al equipo de Backyard Worlds: Planet 9. Debes y Kuchner contactaron al colaborador Adam Burgasser en la Universidad de California en San Diego para obtener observaciones de seguimiento con el telescopio Keck II en el Observatorio W. M. Keck en Hawai.
"Ese es un aspecto realmente motivador de búsqueda", dijo Thévenot, uno de los más de 150.000 ciudadanos científicos en el proyecto Backyard Worlds. “Los investigadores moverán sus telescopios para mirar los mundos que has descubierto. Lo que más disfruto, sin embargo, es la interacción con el increíble equipo de investigación. Todos son muy amables y siempre están tratando de sacar lo mejor de nuestros descubrimientos". Las observaciones de Keck ayudaron a confirmar las propiedades de registro de J0207. Ahora los científicos tienen que descifrar cómo encaja en sus modelos.
Debes comparó la población de análogos del cinturón de asteroides en sistemas de enanas blancas con los granos de arena en un reloj de arena. Inicialmente, hay un flujo constante de material. Los planetas arrojan asteroides hacia el interior hacia la enana blanca para ser destruidos, manteniendo un disco polvoriento. Pero con el tiempo, los cinturones de asteroides se agotan, al igual que los granos de arena en el reloj de arena. Eventualmente, todo el material en el disco cae sobre la superficie de la enana blanca, por lo que las enanas blancas más antiguas como J0207 deberían tener menos probabilidades de tener discos o anillos.
El anillo de J0207 pueden ser incluso varios anillos. Debes y sus colegas sugieren que podría haber dos componentes distintos, un anillo delgado justo en el punto donde las mareas de la estrella rompen los asteroides y un anillo más ancho más cerca de la enana blanca. El seguimiento de futuras misiones como el Telescopio Espacial James Webb de la NASA podrán ayudar a los astrónomos a separar las partes constituyentes del anillo.
"Construimos Backyard Worlds: Planet 9 principalmente para buscar enanas marrones y nuevos planetas en el sistema solar", dijo Kuchner. “Pero trabajar con científicos ciudadanos siempre lleva a sorpresas. Son voraces: el proyecto acaba de celebrar su segundo cumpleaños y ya han descubierto más de 1.000 probables enanas marrones. Ahora que hemos reiniciado el sitio web con el doble de la cantidad de datos de WISE, esperamos nuevos descubrimientos aún más emocionantes ".