Rayos X podria desvelar las primeras pruebas de un estrella devorando un planeta a 450 años luz

Esta ilustración artista muestra la destrucción de un joven planeta, algo que podrían haber visto por vez primera los científicos. Crédito: NASA/CXC/M.Weiss.

Nuevos datos podrían explicar la misteriosa perdida de brillo de una joven estrella a unos 450 años luz de la Tierra. Por casi un siglo los astrónomos se han sorprendido acerca de esta curiosa variabilidad de esta joven estrella que se encuentra en la constelación de Tauro-Auriga. Cada pocas décadas, la luz de la estrella se apaga brevemente para a continuación volver a brillar de nuevo.

En los últimos años, los astrónomos han observado que la estrella perdía brillo más frecuentemente, y por periodos más largos, provocando la pregunta: ¿Qué hace que la estrella se apague continuamente? La respuesta, creen los astrónomos, podría arrojar luz a los caóticos procesos que tienen lugar en el desarrollo temprano de una estrella.

Ahora físicos incluyendo miembros de MIT, han observado la estrella, denominada RW Aur A, usando el Observatorio de la NASA de Rayos X Chandra. Encontrando evidencia de lo que puede causar el oscurecimiento más reciente: una colisión de dos tenues cuerpos interplanetarios, que dejo como secuela una densa nube de gas y polvo. Mientras estos restos planetarios caían hacia la estrella, esto genero un grueso velo, que temporalmente oscureció la luz de la estrella.

“Simulaciones por ordenador habían predicho hace tiempo que planetas cayendo a una joven estrella, pero no habíamos visto eso,” dijo Hans Moritz Guenther, un investigador del Instituto Kavli de la MIT de Astrofísica y la Investigación espacial, quien ha liderado la investigación. “Si nuestra interpretación de la información es correcta, esta sería la primera vez que podemos observar de forma directa a una joven estrella devorando a un planeta, o planetas.”

El oscurecimiento anterior de la estrella podría haber sido causador por parecidos choques violentos similares, de cualquiera de los dos, restos de un planeta de colisiones anteriores o de dos cuerpos planetarios grandes que se encontrasen de frente.

“Es especulación, pero si tienes una colisión de dos piezas, es probable que con posterioridad pudieran quedar en algún tipo de orbita descontrolada lo que aumenta la posibilidad de golpee otra casa de nuevo,” dijo Guenther.

Guenther es el autor líder de una publicación detallando el resultado del equipo, que aparece en Astronomical Journal. Sus coautores del MIT incluyen a David Huenemoerder y David Principe, además de investigadores del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics y colaboradores en Alemania y Bélgica.

Una estrella encubierta

Los científicos que han estudiado el desarrollo temprano de las estrellas a menudo miran las nubes oscuras de Taurus-Auriga, una reunión de nubes moleculares en la constelación de Tauro y Auriga, que alberga guarderías estelares que contienen miles de estrellas infantes. Las estrellas jóvenes se forman de los colapsos gravitatorios del gas y el polvo de esas nubes, al contrario que nuestro comparativamente maduro Sol, estas están aún rodeadas de un disco rotativo de material, que incluye gas, polvo y trozos de material que van desde tamaños de un grano de polvo hasta los de un canto rodado, y posiblemente hasta planetas noveles.

“Si miras a nuestro Sistema Solar, tenemos planetas, pero no un disco masivo alrededor del Sol,” dijo Guenther. “Estos discos duran por lo menos de 5 a 10 millones de años, y en Tauro, hay muchas estrellas que ya han perdido su disco, aunque algunas aun lo posen. Si quieres saber que pasa en el estado final de la dispersión del disco, Tauro es uno de los mejores lugares para verlo.”

Guenther y sus compañeros se centran en estrellas que son lo suficientemente jóvenes para aun poseer discos calientes. Él estaba particularmente interesado en RW Aur A, la cual está en la fase madura y final de las estrellas jóvenes, ya que se estima tiene una edad de varios millones de años. RW Aur A es parte de un sistema binario, lo que quiere decir orbita alrededor de otra joven estrella, RW Aur B. Ambas estrellas tienen más o menos la misma masa que la del Sol.

Desde 1937, los astrónomos han registrado apreciables oscurecimientos en el brillo de RW Aur A cada pocas décadas. Cada uno de estos decrecimientos en brillo parece durar en torno a un mes. En 2011, la estrella se oscureció de nuevo, y esta vez por medio año. Eventualmente, la estrella volvió a su brillo, solo para volver a oscurecerse de nuevo a medidos del 2014. En noviembre de 2016, volvió a su luminosidad habitual.

Los astrónomos proponen que el oscurecimiento es causado por el paso de una corriente de gas que se encuentra en el borde del disco estelar. Aun así, otros han teorizado que el oscurecimiento se debe a procesos que están sucediendo más cerca del centro de la estrella.

“Queriamos estudiar el material que cubre la estrella, y que presumiblemente está de alguna manera relacionado con el disco de esta,” dijo Guenther. “Es una valiosa oportunidad.”

Una firma de un recubrimiento de hierro

En enero de 2017, RW Aur A volvió a oscurecerse, y el equipo empleo el Observatorio de Rayos X de La NASA Chandra registrando la emisión de rayos X procedente de la estrella.

“Los rayos X proceden de la estrella, y el espectro de los rayos X varia mientras que estos se mueven a través del gas en el disco,” dijo Guenther. “Estamos buscando ciertas firmas en rayos X que dejas tras de sí el gas en el espectro de rayos X.”

En total, Chandra registro 50 kilosegundos, o casi 14 horas de datos en rayos X procedentes de la estrella. Tras analizar esta información, los investigadores llegaron a varias revelaciones sorprendentes: el disco de la estrella contiene gran cantidad de material; la estrella es más caliente de lo esperado; y el disco contiene mucho más hierro del esperado — no tanto como el que se encuentra en la Tierra, pero más que, digamos, una típica luna en nuestro Sistema Solar. (Nuestra Luna, sin embargo, tiene mucho más hierro del que los científicos habían estimado en el disco estelar.)

Este último dato era el más intrigante para el equipo. Típicamente, un espectro en rayos X de una estrella puede mostrar varios elementos, como el oxígeno, hierro, silicio y magnesio, dependiendo la cantidad de cada elemento que está presente de la temperatura dentro del disco estelar.

“Aqui, vemos mucho más hierro, al menos en una proporción de 10 veces más que en otras ocasiones, lo cual es inusual, porque típicamente estrellas que están activas y calientes poseen menso hierro. Mientras que por el contrario esta tiene más,” dijo Guenther. ¿De dónde viene todo este hierro?”

Los investigadores especulan que este excedente en hierro podría provenir de un de dos posibilidades. La primera es por medio de un fenómeno conocido como trampa de presión de gas, en el que pequeños granos o partículas tales como el hierro pueden verse atrapadas en “zonas muertas” de un disco. Si la estructura del disco estelar varia de repente, como cuando la compañera de la estrella pasa cerca, las fuerzas de marea resultantes podría librar a las partículas atrapadas, creando el exceso de hierro que cae hacia la estrella.

La segunda teoría es mucho más atractiva para Guenther. En este escenario, el hierro en exceso se crea cuando dos planetsimales, a cuerpos de planetas bebe, colisionan, liberando una densa nube de partículas. Si uno de esos jóvenes planetas este hecho en parte por hierro, su choque podría liberar grandes cantidades de hierro dentro del disco estelar y oscurecer temporalmente la luz mientras le material se precipita hacia la estrella.

“Existen muchos procesos que ocurren en las jóvenes estrellas, pero estos dos escenarios podrían recrear algo parecido a lo que hemos observado,” dijo Guenther.

Esta espera poder realizar más observaciones de la estrella en el futuro, para ver si la cantidad de hierro en los alrededores de la estrella han cambiado — mediciones que podría ayudar a los investigadores a determinar la cantidad y el origen del hierro. Por ejemplo, si la misma cantidad de hierro apareciera, en digamos, un año, esto podría indicar que el hierro procede de una fuente relativamente grande, como por una colisión planetaria grande, lo contrario sería que hubiera poco hierro en el disco.

“Actualmente se realiza un gran esfuerzo en entender acerca de los exoplanetas y como se forman, por lo que obviamente es muy importante ver el cómo jóvenes planetas son destruidos en interacciones con sus estrellas anfitrionas y con otros jóvenes planetas, y que influye en su supervivencia,” dijo Guenther. Fuentes: MIT, Wikipedia, Chandra,