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Un astrónomo del NOIRLab de la NSF se ha asociado con un geólogo de la Universidad Estatal de California, en Fresno, para realizar las primeras estimaciones de los tipos de roca que existen en los planetas que orbitan alrededor de estrellas cercanas. Tras estudiar la composición química de las enanas blancas "contaminadas", han llegado a la conclusión de que la mayoría de los planetas rocosos que orbitan alrededor de estrellas cercanas son más diversos y exóticos de lo que se pensaba, con tipos de rocas que no se encuentran en ningún lugar de nuestro Sistema Solar.
Los astrónomos han descubierto miles de planetas que orbitan alrededor de estrellas de nuestra galaxia, conocidos como exoplanetas. Sin embargo, es difícil saber de qué están hechos exactamente estos planetas, o si alguno se parece a la Tierra. Para intentar averiguarlo, el astrónomo Siyi Xu, del NOIRLab de la NSF, se asoció con el geólogo Keith Putirka, de la Universidad Estatal de California en Fresno, para estudiar las atmósferas de lo que se conoce como enanas blancas contaminadas. Se trata de los núcleos densos y colapsados de estrellas antaño normales, como el Sol, que contienen material extraño procedente de planetas, asteroides u otros cuerpos rocosos que alguna vez orbitaron la estrella, pero que finalmente cayeron en la enana blanca y "contaminaron" su atmósfera. Al buscar elementos que no existirían de forma natural en la atmósfera de una enana blanca (cualquier cosa que no sea hidrógeno y helio), los científicos pueden averiguar de qué estaban hechos los objetos planetarios rocosos que cayeron en la estrella.
Putirka y Xu examinaron 23 enanas blancas contaminadas, todas ellas a unos 650 años luz del Sol, en las que se había medido con precisión el calcio, el silicio, el magnesio y el hierro mediante el Observatorio W. M. Keck de Hawai, el telescopio espacial Hubble y otros observatorios. Los científicos utilizaron entonces las abundancias medidas de esos elementos para reconstruir los minerales y rocas que se formarían a partir de ellos. Descubrieron que estas enanas blancas tienen una gama de composiciones mucho más amplia que cualquiera de los planetas interiores de nuestro Sistema Solar, lo que sugiere que sus planetas tenían una mayor variedad de tipos de rocas. De hecho, algunas de las composiciones son tan inusuales que Putirka y Xu tuvieron que crear nuevos nombres (como "piroxenitas de cuarzo" y "dunitas de periclasa") para clasificar los nuevos tipos de roca que debieron existir en esos planetas.
"Mientras que algunos exoplanetas que una vez orbitaron enanas blancas contaminadas parecen similares a la Tierra, la mayoría tienen tipos de roca que son exóticos para nuestro Sistema Solar", dijo Xu. "No tienen homólogos directos en el Sistema Solar".
Putirka describe lo que estos nuevos tipos de roca podrían significar para los mundos rocosos a los que pertenecen. "Algunos de los tipos de roca que vemos a partir de los datos de las enanas blancas disolverían más agua que las rocas de la Tierra y podrían influir en el desarrollo de los océanos", explicó. "Algunos tipos de roca podrían fundirse a temperaturas mucho más bajas y producir una corteza más gruesa que las rocas de la Tierra, y algunos tipos de roca podrían ser más débiles, lo que podría facilitar el desarrollo de las placas tectónicas".
En estudios anteriores de enanas blancas contaminadas se habían encontrado elementos procedentes de cuerpos rocosos, como calcio, aluminio y litio. Sin embargo, Putirka y Xu explican que se trata de elementos menores (que suelen constituir una pequeña parte de una roca terrestre) y que se necesitan mediciones de elementos mayores (que constituyen una gran parte de una roca terrestre), especialmente el silicio, para saber realmente qué tipo de roca habría existido en esos planetas.
Además, Putirka y Xu afirman que los altos niveles de magnesio y los bajos niveles de silicio medidos en las atmósferas de las enanas blancas sugieren que los restos rocosos detectados probablemente proceden del interior de los planetas, del manto, no de su corteza.
"Creemos que si la roca de la corteza existe, no somos capaces de verla, probablemente porque se produce en una fracción demasiado pequeña en comparación con la masa de otros componentes planetarios, como el núcleo y el manto, para poder medirla", declaró Putirka.
Según Xu, el emparejamiento de un astrónomo y un geólogo fue la clave para desvelar los secretos que esconden las atmósferas de las enanas blancas contaminadas. "Conocí a Keith Putirka en una conferencia y me entusiasmó que pudiera ayudarme a entender los sistemas que estaba observando. Él me enseñó geología y yo le enseñé astronomía, y descubrimos cómo dar sentido a estos misteriosos sistemas exoplanetarios".
Fuentes, créditos y referencias:
Keith D. Putirka et al, Polluted white dwarfs reveal exotic mantle rock types on exoplanets in our solar neighborhood, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26403-8
Imagen: Los desechos rocosos, los trozos de un antiguo planeta rocoso que se ha desintegrado, entran en espiral hacia una enana blanca en esta ilustración. Estudiando las atmósferas de las enanas blancas que han sido "contaminadas" por estos restos, un astrónomo del NOIRLab y un geólogo han identificado tipos de rocas exóticas que no existen en nuestro Sistema Solar. Los resultados sugieren que los exoplanetas rocosos cercanos deben ser aún más extraños y diversos de lo que se pensaba. Crédito: NOIRLab / NSF / AURA /J. da Silva / M. Zamani / M. Kosari (NSF's NOIRLab)