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| Concepto artístico de un planeta devorado por su estrella madre. NASA/ESA/G. Bacon |
Este es el resultado de una nueva investigación dirigida por Lorenzo Spina, astrofísico y científico de datos del Observatorio Astronómico de Padua (Italia), que estima que entre el 20 y el 35% de las estrellas similares al Sol han cometido estos actos de "ingestión planetaria", según un estudio publicado el lunes en Nature Astronomy.
Este descubrimiento tan espeluznante es interesante por sí mismo, pero también podría "impulsar un avance generacional en la astrofísica" que puede ayudar en la búsqueda de un planeta habitable similar a la Tierra al resolver "uno de los ejemplos más contradictorios en la astrofísica estelar y una fuente de tensión entre la teoría y las observaciones", según el estudio.
"Los modelos teóricos de evolución de los sistemas planetarios predicen que pueden producirse eventos de engullimiento de planetas alrededor de estrellas similares al Sol", dijo Spina en un correo electrónico. "Sin embargo, no teníamos ninguna predicción clara sobre la ocurrencia de estos dramáticos eventos. Precisamente por eso nuestro resultado es tan importante. De hecho, nuestros hallazgos proporcionan restricciones a los modelos teóricos que no estaban disponibles antes."
"Además de todo eso, me sorprendió mucho encontrar que una fracción significativa de los sistemas planetarios alrededor de estrellas similares al Sol pasaron por un pasado muy dinámico y caótico, a diferencia de nuestro sistema solar", añadió. "Esto sugiere que, aunque los sistemas planetarios son comunes en la galaxia, muchos de ellos deben ser, en muchos aspectos, muy diferentes del sistema solar".
Para llegar a este hallazgo, Spina y sus colegas se propusieron resolver una cuestión que ha atormentado a los científicos durante años: ¿por qué algunos sistemas binarios contienen estrellas con perfiles químicos diferentes?
Los modelos actuales de formación estelar sugieren que las estrellas nacen de nubes moleculares "protoestelares" con ingredientes químicamente homogéneos. En consecuencia, las estrellas gemelas que nacen del mismo brebaje cósmico deberían acabar teniendo más o menos los mismos ingredientes químicos. Sin embargo, los científicos han observado muchas estrellas binarias que son inexplicablemente distintas desde el punto de vista químico.
Una de las explicaciones para estas estrellas binarias mal emparejadas es que las nubes protoestelares simplemente no son tan uniformes como los científicos esperaban, una posibilidad que pondría patas arriba nuestra comprensión de cómo nacen las estrellas. Una posibilidad más dramática es que algunos sistemas desarrollen inestabilidades dinámicas que lancen planetas hacia sus estrellas anfitrionas. Como resultado, las atmósferas exteriores de esas estrellas se enriquecen con ingredientes planetarios como el hierro y el litio, lo que las hace distintas de sus compañeras binarias más estables.
"En la última década, existen algunos trabajos previos en la literatura sobre anomalías químicas en pares binarios", señaló Spina. "Sin embargo, el origen de estas anomalías siempre ha permanecido esquivo. De hecho, además del escenario de engullimiento de planetas, se han propuesto muchas teorías alternativas para explicar las anomalías químicas."
"No obstante, las pruebas convincentes a favor (o en contra) del escenario de engullimiento de planetas habrían mejorado mucho nuestra comprensión de la evolución de los sistemas planetarios y la probabilidad de encontrar análogos de nuestro sistema solar", continuó. "Por esa razón, consideramos importante llenar este vacío de conocimiento de una vez por todas".
Para ello, los investigadores realizaron un estudio estadístico de 107 pares binarios de estrellas similares al Sol con temperaturas efectivas similares, incluyendo 74 pares con abundancias químicas coincidentes y 33 pares con concentraciones de hierro notablemente diferentes.
Los modelos del equipo revelaron que los eventos de engullimiento planetario no sólo podían explicar los pares anómalos, sino que la temperatura de una estrella también se correlacionaba con su perfil químico. En otras palabras, las estrellas más calientes tenían más probabilidades de mostrar signos de ingestión planetaria en el pasado porque sus atmósferas exteriores son más delgadas, lo que crea una visión más obvia de los restos de planetas que conviven en su interior.
"Demostramos que la probabilidad de encontrar una binaria químicamente anómala aumenta con la temperatura media de la pareja", afirma el equipo en el estudio. "Este resultado no puede explicarse por hipotéticas inhomogeneidades de la nube protoestelar".
Ni que decir tiene que ésta es una razón más por la que los terrícolas deberíamos estar agradecidos de vivir en un sistema solar tan tranquilo y estable. Pero aunque estas estrellas hambrientas ofrezcan una visión apocalíptica de mundos engullidos, en última instancia podrían ayudarnos a encontrar planetas similares a la Tierra que podrían albergar vida.
Cualquier hipotético gemelo de la Tierra que orbite alrededor de estrellas similares al Sol será difícil de localizar, en parte porque tardan cientos de días en completar una órbita, lo que reduce las probabilidades de que nuestros telescopios los vean al pasar frente a sus estrellas.
Sin embargo, el escaneo de estrellas similares al Sol en busca de signos de ingestión planetaria en el pasado podría acotar la búsqueda, ya que indicaría que dicho sistema es, o fue, dinámicamente inestable. Estos sistemas pueden ser despriorizados, ya que es menos probable que sean habitables; después de todo, cualquier gemelo de la Tierra que pudiera haber evolucionado dentro de ellos podría haber acabado en el menú de su estrella anfitriona.
"Uno de los retos científicos clave para la década actual es encontrar planetas similares a la Tierra orbitando estrellas similares al Sol", dijo Spina. "Hemos establecido que los eventos de engullimiento de planetas pueden cambiar la composición química de las estrellas similares al Sol. Por lo tanto, este resultado abre potencialmente la posibilidad de utilizar un análisis químico de las estrellas para identificar aquellas que tienen más (o menos) probabilidades de albergar verdaderos análogos de nuestro tranquilo sistema solar."
"¿Por qué es importante? Porque hay millones de estrellas cercanas similares al Sol ahí fuera: sin un método para identificar los objetivos más prometedores, la búsqueda de la Tierra 2.0 se parecerá a la proverbial aguja en un pajar", añadió.
Este nuevo "método ascendente" de búsqueda de planetas similares a la Tierra no es el único avance que el equipo espera que se derive de su investigación. Los instrumentos de próxima generación del Observatorio Europeo Austral, como el Telescopio Espectrógrafo Multiobjeto de 4 metros (4MOST) y el Espectrógrafo Óptico Multiobjeto e Infrarrojo Cercano (MOONS), podrán observar con más detalle las parejas químicas no homogéneas similares al Sol.
Los estudios futuros podrían revelar los secretos ocultos de estos sistemas, como las causas fundamentales de su inestabilidad o si ciertas clases de planetas tienen más probabilidades de ser arrojados a la sartén estelar.
"Nuestro estudio establece que los eventos de engullimiento de planetas pueden cambiar la composición química de las estrellas similares al Sol", dijo Spina. "Por lo tanto, en el futuro deberemos observar más sistemas binarios para obtener un porcentaje más preciso de eventos de engullimiento. Además, en el futuro tendremos que buscar cualquier correlación entre las firmas químicas de los eventos de engullimiento de planetas en la estrella anfitriona y la arquitectura de los sistemas planetarios."
"¿Los sistemas con una arquitectura más caótica alojados en estrellas muestran firmas de eventos de engullimiento planetario? Debemos responder a esta pregunta", concluyó.
Fuentes, créditos y referencias:
"Chemical evidence for planetary ingestion in a quarter of Sun-like stars", doi.org/10.1038/s41550-021-01451-8