Los astrónomos acaban de ver una estrella comerse un planeta: un astrofísico del equipo explica el primer descubrimiento de este tipo

Por primera vez, los astrónomos han capturado imágenes que muestran una estrella consumiendo uno de sus planetas. La estrella, denominada ZTF SLRN-2020, se encuentra en la Vía Láctea, en la constelación de Aquila. Cuando la estrella se tragó a su planeta, la estrella se iluminó 100 veces más que su nivel normal, lo que permitió que el equipo de astrónomos de 26 personas con el que trabajé detectar este evento tal como sucedió.

Soy astrofísico teórico., y desarrollé los modelos informáticos que utiliza nuestro equipo para interpretar los datos que recopilamos de los telescopios. Aunque solo vemos los efectos en la estrella, no en el planeta directamente, nuestro equipo confía en que el evento que presenciamos fue una estrella tragándose a su planeta. Ser testigo de un evento de este tipo por primera vez ha confirmado la suposición de larga data de que las estrellas se tragan a sus planetas y ha iluminado cómo se desarrolla este fascinante proceso.

Encontrar un destello en el cielo nocturno dinámico

El equipo con el que trabajo busca los estallidos de luz y gas que ocurren cuando dos estrellas se fusionan en una sola estrella más grande. Para hacer esto, hemos estado usando datos del Instalación transitoria de Zwicky, un telescopio ubicado en Palomar Mountain en el sur de California. Toma imágenes nocturnas de amplias franjas del cielo, y los astrónomos pueden luego comparar estas imágenes para encontrar estrellas que cambian de brillo con el tiempo, o lo que se llama transitorios astronómicos.

Encontrar estrellas que cambien de brillo no es el desafío, es resolver la causa detrás de cualquier cambio específico en una estrella. como mi colega Kishalay De le gusta decir: «Hay muchas cosas en el cielo que explotan». El truco para identificar fusiones estelares es combinar luz visible, como los datos recopilados en Palomar, con datos infrarrojos de Telescopio espacial WISE de la NASAque ha estado inspeccionando todo el cielo durante la última década.

En 2020, la estrella ZTF SLRN-2020 repentinamente se volvió 100 veces más brillante en luz visible en solo 10 días. Luego comenzó a desvanecerse lentamente hacia su brillo normal. Unos nueve meses antes, el mismo objeto también comenzó a emitir mucha luz infrarroja. Así es exactamente como se ve cuando dos estrellas se fusionan, con una diferencia crítica: todo se redujo. El brillo y la energía total de este evento fueron aproximadamente mil veces más bajos que cualquiera de los pares estelares fusionados que los astrónomos habían encontrado hasta la fecha.

Cuando una estrella se traga sus planetas

La idea de que las estrellas podrían engullir algunos de sus planetas ha sido una suposición de larga data en astronomía. Los astrónomos saben desde hace tiempo que cuando las estrellas quedarse sin hidrógeno en sus núcleosse vuelven más brillantes y comienzan a aumentar en tamaño.

Muchos planetas tienen órbitas que son más pequeño que el tamaño final de sus estrellas madre. Entonces, cuando una estrella se queda sin combustible y comienza a expandirse, los planetas cercanos inevitablemente se consumen.

Interpretando un destello estelar

En el estallido de ZTF SLRN-2020, nuestro equipo nunca vio el planeta en sí, solo el brillo de cuando la estrella absorbió el planeta. Aquí es donde la combinación de modelos teóricos con los datos de observación nos permitió comprender lo que capturaron los telescopios.

La fusión de dos estrellas en una sola estrella más grande es un evento dramático que arroja materia al entorno de las estrellas. Gran parte de mi carrera se ha centrado en modelando la forma en que se mueve el gas estelar y choca contra sí mismo y es expulsado en estos momentos de intensa interacción.

Mi trabajo ha demostrado que la masa total de materia expulsada en un evento de fusión es proporcional a la tamaño de los objetos involucrados en la fusión. Fusiona dos estrellas igualmente grandes y verás una gran perturbación. Fusione una estrella con una compañera mucho más pequeña y el evento podría arrojar una pequeña fracción de la masa total de las estrellas.

La energía liberada durante el estallido de ZTF SLRN-2020 fue mil veces menor que la habitual para una fusión de dos estrellas. Esto implica que el objeto que se fusionó con la estrella pesaba mil veces menos que una estrella normal. Esta pista apuntó a nuestro equipo hacia un planeta gigante gaseoso, como Júpiter en nuestro propio sistema solar, que pesa aproximadamente mil veces menos que el Sol.

Comparado con Júpiter, sin embargo, este planeta debe tener orbitaba mucho más cerca de la estrellacon una revolución alrededor de la estrella que solo toma unos pocos días. Alrededor del 1% de las estrellas comparte esta configuración de un gran planeta que orbita increíblemente cerca de su estrella madre.

Además, creo que esta configuración de un gran planeta cerca de su estrella es importante para generar el evento que vio nuestro equipo. Mi investigación anterior sugiere que los planetas más pequeños, o los que se encuentran en órbitas más distantes que solo se consumen una vez que una estrella ha crecido masivamente en tamaño, podrían ser tragado sin un destello detectable.

Aprendiendo de lo real

A partir de nuestros datos y modelos para ZTF SLRN-2020, nuestro equipo ha podido pintar una imagen mucho más clara de cómo se fusionan las estrellas y los planetas. Primero, el planeta roza la superficie de la estrella durante muchos años, calentándose lentamente y expulsando material. de la atmósfera de la estrella. A medida que este gas se expande y se enfría, parte de él forma moléculas y polvo. Esta nube de polvo le da a la estrella un color progresivamente más rojo y emite cantidades crecientes de radiación infrarroja.

En el caso de ZTF SLRN-2020, la órbita del planeta se contrajo lentamente al principio, luego cada vez más rápido a medida que el planeta atravesaba las capas más densas de la atmósfera de la estrella. Eventualmente, en unos pocos días finales, el planeta se hundió debajo de la superficie de la estrella y fue desgarrado por el calor y la fuerza de la colisión. Esta inyección rápida de energía suministró calor para alimentar el aumento de brillo de 10 días de ZTF SLRN-2020, que se multiplicó por cien. Después de este momento culminante, la estrella comenzó a desvanecerse, lo que le dijo a nuestro equipo que el proceso de deglución de planetas había terminado y que la estrella comenzaba a volver a la normalidad.

Si bien el evento destructivo ha pasado, todavía queda mucho por aprender. La próxima semana nuestro equipo comenzará a analizar los datos de la Telescopio espacial James Webb con la esperanza de aprender sobre la química del gas que ahora rodea a ZTF SLRN-2020.

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