Este artículo fue publicado originalmente en Eos. La publicación contribuyó el artículo a Space.com’s Expert Voices: Op-Ed & Insights.
Nuestro sol se encuentra aproximadamente a la mitad de su vida, lo que significa que la Tierra también lo está. Después de que una estrella agota su combustible nuclear de hidrógeno, su diámetro se expande más de cien veces, engullendo a cualquier planeta desafortunado en órbitas cercanas. Ese día está al menos a 5 mil millones de años de distancia para nuestro sistema solar, pero los científicos han detectado un posible adelanto del destino de nuestro mundo.
Utilizando datos del Observatorio TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), los astrónomos Edward Bryant de la Universidad de Warwick y Vincent Van Eylen de University College London, compararon sistemas con estrellas en la secuencia principal de sus vidas –fusionando hidrógeno, como el sol– con estrellas post-secuencia principal más cerca del final de sus vidas, ambas con y sin planetas.
«Observamos que estos planetas son cada vez más raros [a medida que las estrellas envejecen]», dijo Bryant. En otras palabras, los planetas están desapareciendo a medida que sus estrellas anfitrionas envejecen. La comparación entre sistemas planetarios con estrellas más jóvenes y más antiguas deja claro que la discrepancia no se debe a que los planetas no estaban allí desde el principio: las estrellas ancianas simplemente tienen hambre.
«Estamos bastante seguros de que no se debe a un efecto de formación», explicó Bryant, «porque no vemos grandes diferencias en la masa y [la composición química] de estas estrellas en comparación con las poblaciones de estrellas de la secuencia principal».
La absorción completa no es la única forma en que las estrellas gigantes pueden obliterar planetas. A medida que crecen, las estrellas gigantes también ejercen fuerzas de marea cada vez mayores sobre sus satélites, lo que hace que sus órbitas se desintegren, les despoje de sus atmósferas e incluso las desgarre por completo. El aspecto de la desintegración orbital es potencialmente medible, y este es el efecto que Bryant y Van Eylen consideraron en su modelo de cómo mueren los planetas.
«Estamos analizando cuán comunes son los planetas alrededor de diferentes tipos de estrellas, con el número de planetas por estrella», dijo Bryant. Bryant y Van Eylen identificaron 456.941 estrellas post-secuencia principal en los datos de TESS y, de ellas, encontraron 130 planetas y candidatos a planetas con órbitas cercanas. «La fracción [de estrellas con planetas] disminuye significativamente para todas las estrellas y los planetas de período más corto, lo que está muy en línea con las predicciones de la teoría de que la desintegración de la marea se vuelve muy fuerte a medida que estas estrellas evolucionan».
Los astrónomos utilizan TESS para encontrar exoplanetas buscando la disminución de la luz a medida que pasan frente a sus estrellas anfitrionas, un eclipse en miniatura conocido como tránsito. Como con cualquier método de detección de exoplanetas, los tránsitos son más adecuados para planetas grandes, del tamaño de Júpiter, en órbitas relativamente pequeñas que duran menos de la mitad de un año terrestre, a veces mucho menos. Por lo tanto, estos sistemas no se parecen mucho al nuestro en ese sentido. Estudiar planetas que orbitan estrellas post-secuencia principal presenta desafíos adicionales.
«Si tienes un planeta del mismo tamaño pero una estrella más grande, tienes un tránsito más pequeño», dijo Bryant. «Eso dificulta la detección de estos sistemas porque las señales son mucho más débiles».
Sin embargo, aunque las estrellas en los datos de la muestra tienen una superficie mucho mayor, son comparables en masa al sol, y eso es lo más importante, dijeron los investigadores. Una estrella con la misma masa que el sol pasará por las mismas etapas de la vida y morirá de la misma manera, y esa similitud es lo que ayuda a revelar el futuro de nuestro sistema solar.
«Los procesos que tienen lugar una vez que la estrella evoluciona [más allá de la secuencia principal] pueden contarnos sobre la interacción entre los planetas y la estrella anfitriona», dijo Sabine Reffert, una astrónoma de la Universität Heidelberg que no participó en el estudio. «Nunca habíamos visto este tipo de diferencia en las tasas de ocurrencia de planetas entre [secuencia principal] y gigantes antes porque no teníamos suficientes planetas para ver esta diferencia estadísticamente antes. Es un enfoque muy prometedor».
Planetas: Parte de un desayuno estelar equilibrado
La ciencia de los exoplanetas es uno de los mayores éxitos de la astronomía en la era moderna: desde el primer descubrimiento de un exoplaneta hace 30 años, los astrónomos han confirmado más de 6.000 planetas e identificado muchos más candidatos para observaciones de seguimiento. Al mismo tiempo, el trabajo puede ser desafiante cuando se trata de planetas que orbitan estrellas post-secuencia principal.
Un aspecto complicado de este trabajo está relacionado con la edad de las estrellas, que se formaron miles de millones de años antes que nuestro sol. Las estrellas más antiguas tienen una menor abundancia de elementos químicos más pesados que el helio, una medida que los astrónomos llaman «metalicidad«. Las observaciones han encontrado una correlación entre la alta metalicidad y la abundancia de exoplanetas.
«Una pequeña diferencia en la metalicidad…podría duplicar potencialmente la tasa de ocurrencia», dijo Reffert, enfatizando que las conclusiones generales del artículo se mantendrían, pero los detalles tendrían que refinarse con mejores datos de metalicidad.
Las observaciones futuras para medir la metalicidad utilizando espectros, junto con la masa de la estrella y del planeta, mejorarían el modelo. Además, la Agencia Espacial Europea‘s Misión Plato, programada para su lanzamiento en diciembre de 2026, agregará datos más sensibles a las observaciones de TESS.
El destino ardiente de la Tierra está aún muy lejos en el futuro, pero los investigadores han dado un gran paso hacia la comprensión de cómo las estrellas moribundas podrían devorar sus planetas. Con más datos de TESS y Plato, incluso podríamos vislumbrar los pequeños cambios orbitales que indican un planeta que espirala hacia su perdición, un final sombrío para ese mundo, pero un maravilloso descubrimiento para nuestra comprensión de la coevolución de los planetas y sus estrellas anfitrionas.
