¿Planetas de segunda generación?

Nebulosa del rectángulo. Crédito: ESA, Hubble, NASA.
Nebulosa del rectángulo. Crédito: ESA, Hubble, NASA.

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.

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.[1]

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.

El Rectángulo Rojo

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. [2] 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.

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.

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 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 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?

Un momento, rebobinemos.

Nacer y morir

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.

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.

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-.

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?

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. 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. [3]

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.

Notas

[1] 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.

[2] El propio Valentín Bujarrabal publicaba un precioso reportaje titulado “El coloquio de las nebulosas”, inspirado en “El coloquio de los perros” de Cervantes, en el que la nebulosa del Rectángulo y la nebulosa Calabaza tienen un encuentro dialéctico. Pueden encontrarlo en el anuario del Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN) del 2014 y en este enlace.

[3] Hay quienes plantean que un púlsar de milisegundos podría explotar en forma de nova de tipo Quark. Este todavía hipotético objeto, resultado de una explosión previa de supernova, generaría un disco capaz de formar planetas. Esta teoría podría explicar la existencia de los planetas alrededor del púlsar PSR B1257+12.

 

Pie de imagen: Nebulosa del rectángulo. Crédito: ESA, Hubble, NASA.
Enlace a la imagen, APOD (Astronomy Picture of the Day) del 14 de junio de 2010.



Por Natalia Ruiz Zelmanovitch
Publicado el ⌚ 26 abril, 2016
Categoría(s): ✓ Astronomía • Ciencia