Observan, por primera vez, a una estrella «devorando» planetas
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Durante los últimos años, los astrónomos han observado cómo esa estrella en particular se oscurece con más frecuencia, y durante periodos más largos. ¿Pero qué podría estar provocando esas repetidas reducciones de su brillo? La respuesta podría arrojar luz sobre algunos de los procesos más caóticos y desconocidos que tienen lugar en las primeras etapas de desarrollo de las estrellas.
Ahora, un equipo de físicos del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts) han observado la estrella, llamada RW Aur A, con el Observatorio de rayos X Chandra, de la NASA. Y han hallado sólidas evidencias de lo que podría haber causado el más reciente episodio de oscurecimiento: la colisión de dos cuerpos planetarios recién nacidos y la consiguiente nube de polvo, gas y escombros fruto del impacto. A medida que todos estos restos caían en la estrella, generaron un grueso "velo" que oscureció temporalmente su luz. Los resultados de este estudio acaban de publicarse en Astronomical Journal.
"Desde hace mucho tiempo -afirma Hans Moritz Guenther, investigador del MIT y autor principal del estudio- las simulaciones informáticas predicen que los planetas recién formados pueden caer sobre sus jóvenes estrellas, pero nunca hasta ahora habíamos visto eso. Si nuestra interpretación de los datos es correcta, esta sería la primera vez que observamos directamente cómo una joven estrella devora a uno o a varios de sus planetas".
Los anteriores episodios de oscurecimiento podrían haber sido causados por colisiones similares de cuerpos planetarios, o de grandes restos de colisiones pasadas que volvieron a encontrarse y romperse de nuevo. "Se trata de una especulación -afirma Guenther- pero si tenemos una colisión entre dos cuerpos, es bastante probable que sus fragmentos entren en órbitas ´deshonestas´, lo que aumenta la probabilidad de que vuelvan a chocar con algo".
En la «guardería» de estrellas
Los científicos que estudian el desarrollo temprano de las estrellas se fijan a menudo en las "nubes oscuras" de Tauro-Auriga, una densa aglomeración de nubes moleculares en las constelaciones de Tauro y Auriga, auténticas "guarderías estelares" que contienen miles de estrellas infantiles.
Las estrellas jóvenes se forman a partir del colapso gravitacional del gas y el polvo dentro de estas nubes. Las estrellas muy jóvenes, a diferencia de nuestro sol, que es más maduro, todavía están rodeadas por un disco giratorio de escombros, que incluye gas, polvo y grupos de materiales que varían en tamaño desde pequeños granos de polvo hasta guijarros, y posiblemente hasta planetas en plena formación.
"Si nos fijamos en nuestro sistema solar -explica Guenther-, veremos planetas, y no un disco masivo alrededor del Sol. Estos discos duran poco, entre 5 y 10 millones de años, y en Tauro, hay muchas estrellas que ya perdieron su disco, pero algunas todavía lo conservan. Si queremos saber qué sucede en las etapas finales de la dispersión de estos discos, Tauro es uno de los mejores lugares para mirar".
Guenther y sus colegas centraron su investigación en las estrellas que son aún lo suficientemente jóvenes como para mantener sus discos. Pero el investigador estaba particularmente interesado en RW Aur A, que se encuentra en el extremo más antiguo del rango de edad para las estrellas jóvenes, ya que se estima que tiene varios millones de años. RW Aur A forma parte, además, de un sistema binario, lo que significa que orbita alrededor de otra estrella joven, RW Aur B. Ambas estrellas tienen aproximadamente la misma masa que el Sol.
Desde 1937, los astrónomos han venido registrando, cada pocas décadas, notables caídas en el brillo de RW Aur A. Y cada evento de atenuación duraba alrededor de un mes. En 2011, sin embargo, la estrella volvió a atenuarse, pero esta vez durante cerca de medio año. La estrella finalmente volvió a iluminarse, pero solo para volver a desvanecerse a mediados de 2014. En noviembre de 2016, RW Aur A volvió, otra vez, a su luminosidad completa.
Los científicos proponen que este oscurecimiento fue causado por el paso de una corriente de gas a través del borde exterior del disco de la estrella. Otros, sin embargo, prefieren pensar que el oscurecimiento se debe a procesos que ocurren más cerca del centro de la propia estrella. "Queríamos estudiar el material que cubre la estrella, que de alguna manera se relaciona con el disco -asegura Guenther-. Es una oportunidad única".
En enero de 2017, RW Aur A volvió a oscurecerse, y el equipo de astrónomos decidió recurrir al observatorio de rayos X Chandra para estudiar, de nuevo, la estrella.
"Los rayos X -explica el científico- proceden de la estrella, y el espectro de los rayos X cambia a medida que los rayos se mueven a través del gas en el disco. En concreto, buscamos ciertas firmas en el gas, en el espectro de rayos X '.
En total, Chandra grabó cerca de 14 horas de datos de las emisiones de rayos X de RW Aur A. Y tras analizar esos datos, los investigadores se encontraron con varios hechos sorprendentes. Primero, el disco de la estrella albergaba una gran cantidad de material. Segundo, la estrella era mucho más caliente de lo que se pensaba. Y tercero, el disco contenía mucho más hierro del esperado, no tanto como el que hay en la Tierra, pero sí bastante más del que se encuentra, por ejemplo, en una luna típica de nuestro Sistema Solar.
Y fue este punto, la cantidad de hierro, lo que más intrigó a los investigadores. Normalmente, un espectro de rayos X de una estrella puede mostrar varios elementos, como oxígeno, hierro, silicio y magnesio, y la cantidad de cada elemento presente depende de la temperatura interior del disco que rodea una estrella.
"Pero aquí -asegura Guenther- vimos mucho más hierro, por lo menos 10 veces más de lo esperado, lo cual es muy inusual, porque típicamente las estrellas que están activas y calientes tienen menos hierro que las demás. ¿De dónde viene todo este hierro?"
Los investigadores especulan que el exceso de hierro puede venir de una de las dos posibles fuentes. La primera es un fenómeno conocido como "trampa de presión de polvo", en la cual pequeños granos o partículas como el hierro pueden quedar atrapadas en "zonas muertas" de un disco. Si la estructura del disco cambia repentinamente, como cuando la estrella compañera pasa cerca, las fuerzas de marea resultantes pueden liberar las partículas atrapadas, creando un exceso de hierro que puede caer en la estrella.
La segunda teoría es, para Guenther, la más convincente. En este escenario, el exceso de hierro se crea cuando dos planetesimales, o cuerpos planetarios infantiles, colisionan, liberando una espesa nube de partículas. Si uno o ambos planetas están hechos en parte de hierro, su ruptura podría liberar una gran cantidad de ese material en el disco de la estrella y oscurecer temporalmente su luz a medida que el material cae en la estrella.
"Hay muchos procesos que suceden en las estrellas jóvenes, pero estos dos escenarios podrían posiblemente provocar algo que se parece a lo que observamos, dice Guenther."
El astrónomo espera hacer nuevas observaciones de la estrella en el futuro, para comprobar si la cantidad de hierro a su alrededor ha cambiado, lo que le ayudaría a determinar el tamaño de la fuente de ese hierro. Si la cantidad, por ejemplo, no variara en un año, sería una señal de que el hierro procede de una fuente relativamente masiva, como una gran colisión planetaria. Si, por el contrario, en ese tiempo el hierro disminuyera mucho, sería más probable que éste procediera directamente del disco.