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Los astrónomos predicen que cuatro exoplanetas en un sistema solar cercano podrían chocar entre sí y precipitarse hacia el espacio exterior cuando muera la estrella que orbitan.
Esos cuatro planetas son parte de HR 8799, un sistema a 135 años luz de la Tierra en la constelación de Pegaso. Estos planetas, cada uno de los cuales pesa más de cinco veces la masa de Júpiter, orbitan una estrella que tiene entre 30 y 40 millones de años.
En este momento, los planetas estrechamente espaciados están bloqueados en un ritmo perfecto, con cada planeta orbitando al doble de la velocidad del siguiente más externo, de modo que por cada órbita que complete el planeta más alejado, el próximo más cercano completará dos, el siguiente. Ese cuatro, mientras que el más cercano a la estrella completa ocho.
Pero una vez que su estrella se convierta en una gigante roja, que se infla a cientos de veces su tamaño original, los orbes fuertes saldrán del agarre gravitacional de la estrella, según un nuevo estudio que modeló los cambios en el fino equilibrio de las fuerzas gravitacionales del sistema.
"Los planetas se dispersarán gravitacionalmente entre sí", dijo en un comunicado el autor principal, Dmitri Veras, físico de la Universidad de Warwick en Inglaterra. "En un caso, el planeta más interno podría ser expulsado del sistema. O, en otro caso, el tercer planeta podría ser expulsado. O el segundo y el cuarto planetas podrían cambiar de posición. Cualquier combinación es posible con pequeños ajustes".
Comprender la interacción gravitacional entre dos cuerpos es relativamente simple una vez que conoce las masas, velocidades y posiciones iniciales de los objetos. Pero agregue un tercer cuerpo y la solución simple se rompe de inmediato. Las interacciones se vuelven tan complejas que, como demostró el matemático francés Henry Poincaré en 1899, ninguna ecuación puede predecir las posiciones de los tres cuerpos en todos los puntos del futuro.
Agregue un cuarto y luego un quinto, como en el sistema estelar HR8799, y las interacciones son aún más complejas. Para comprender mejor cómo podría desarrollarse este juego de pinball planetario, el equipo creó un modelo de computadora que les permitió ver los numerosos , formas muy diferentes en las que los planetas podrían dispersarse caóticamente después de que los investigadores hicieron solo pequeños ajustes en sus posiciones iniciales.
"Son tan grandes y tan cerca el uno del otro, lo único que los mantiene en este ritmo perfecto en este momento es la ubicación de sus órbitas", dijo Veras. "Las cuatro están conectadas en esta cadena. Tan pronto como la estrella pierda masa, sus ubicaciones se desviarán, luego dos de ellas se dispersarán, provocando una reacción en cadena entre las cuatro".
El modelo del equipo, junto con una estimación del tiempo restante que pasará la estrella en su fase actual, predice que es probable que los planetas permanezcan bloqueados en su acto de equilibrio cósmico durante los próximos 3 mil millones de años, independientemente de los efectos disruptivos de los sobrevuelos de estrellas cercanas. O fuerzas de marea causadas por el movimiento de las galaxias. Pero el espectáculo debe terminar eventualmente. Para este sistema planetario, eso sucederá cuando su estrella se convierta en una gigante roja.
Las estrellas son impulsadas por el proceso de fusión nuclear: combinan átomos de hidrógeno para formar helio y, a su vez, liberan una enorme cantidad de energía. Pero cuando las estrellas se quedan sin hidrógeno, la reacción de fusión se apaga y la caída repentina de la actividad enfría el plasma de la estrella, lo que reduce la presión térmica y hace que la estrella sea absorbida por su propio peso.
Esta repentina disminución de tamaño, a su vez, recalienta el núcleo de la estrella, lo que le permite fusionar elementos más pesados y hacer que se infle hacia afuera, expandiéndose a varios cientos de veces su tamaño original. Con el tiempo, a medida que la estrella se quede sin elementos más pesados para fusionarse, se desprenderá de sus capas externas, dejando atrás su núcleo blanco brillante: una enana blanca.
Esta etapa de gigante roja significa la perdición para los planetas en pirueta de HR 8799, que se dispersarán en todas direcciones, desalojando material de los discos de escombros cercanos (discos de polvo y roca que orbitan las estrellas) hacia la atmósfera de la estrella. Este tipo de desechos es de especial interés para los astrónomos, ya que podría ofrecer información sobre las historias de muchos otros sistemas de enanas blancas.
"Estos planetas se mueven alrededor de la enana blanca en diferentes lugares y pueden arrojar fácilmente cualquier residuo que aún esté allí dentro de la enana blanca, contaminándola", dijo Veras. "El sistema planetario HR 8799 representa un anticipo de los sistemas enanos blancos contaminados que vemos hoy. Es una demostración del valor de calcular el destino de los sistemas planetarios, en lugar de solo observar su formación".
Fuentes, créditos y referencias:
Los investigadores publicaron sus hallazgos el 14 de mayo en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Imagen: Impresión artística del sistema solar, mostrando los cuatro planetas y su estrella. (Crédito de la imagen: Universidad de Warwick/Mark Garlick)