¿Cuál es el destino de los júpiteres calientes cuando su estrella se convierte en gigante roja? Es una pregunta interesante, porque sabemos que, al expandirse, la estrella engulle a los planetas que están muy cerca. En el caso del Sistema Solar, pasará con Mercurio, Venus y quizá la Tierra. Pero ¿qué les sucede a estos mundos?
El destino de los júpiteres calientes cuando su estrella muere
El estudio de los exoplanetas ha permitido realizar descubrimientos increíbles. Muchos han desafiado las expectativas de los astrónomos. Han puesto en duda las suposiciones sobre el aspecto que puede tener un sistema planetario. Por ejemplo, el descubrimiento de planetas, con un tamaño como el de Júpiter, supuso un desafío respecto a lo que la comunidad científica sospechaba sobre los gigantes gaseosos. Anteriormente, el consenso general era que los gigantes gaseosos se formaban más allá de la llamada línea de nieve.
La línea de nieve marca el punto a partir del que los elementos volátiles (como el agua) se congelan y permanecen allí. Esto cambiará, en el caso del Sistema Solar, cuando el Sol llegue al final de su vida y entre en la fase de gigante roja. Esto permite preguntarse qué sucede a los júpiteres calientes cuando sus estrellas se convierten en gigantes rojas. Un equipo de investigadores, liderado por el consorcio COMPAS (por las siglas de Compact Object Mergers: Population Astrophysics and Statistics) ha analizado estas cuestiones.
Lo ha hecho con un conjunto de simulaciones avanzadas en 3D, que les ha permitido analizar cómo las gigantes rojas se expandirán y engullirán a los júpiteres calientes. Sus hallazgos permiten responder a otro misterio. ¿Por qué algunos sistemas binarios tienen una estrella que rota rápidamente y muestra una composición química extraña? La cuestión de qué sucede con estos planetas es interesante, explican los investigadores, porque puede explicar el aspecto extraño de algunas de las estrellas que se han observado en la Vía Láctea.
Estrellas con rotación rápida y composiciones extrañas
Se trata de estrellas gigantes que muestran una rotación rápida y están químicamente enriquecidas. El aumento de descubrimientos de exoplanetas ha permitido plantear diferentes teorías que ahora pueden ser puestas a prueba. Entre ellas se incluye la posibilidad de que, cuando una estrella se expande al convertirse en gigante roja, los planetas que orbitaban a una distancia segura pueden precipitarse hacia el centro de la estrella. Esto perturba el material estelar en el proceso. Este mecanismo podría ser una explicación.
Además, el material planetario, del mundo que se precipita a la estrella, podría alterar la composición química de la superficie del astro. Esto podría ayudar a entender por qué se ha observado una pequeña cantidad de estrellas que es rica en litio. Por último, dicen los investigadores, puede que sean capaces de detectar directamente este proceso observando estrellas que hayan engullido un planeta y aumentado su brillo. Aunque, para ello, necesitarían un golpe de suerte importante. La llegada de los nuevos telescopios es una gran ayuda.
El telescopio James Webb y los telescopios terrestres, con espejos principales de 30 metros de diámetro, podrán observar directamente el proceso de engullido y el efecto en la estrella. Entre esos telescopios terrestres están el Telescopio Extremadamente Grande, el Telescopio Gigante de Magallanes (ambos en construcción en el desierto de Atacama, en Chile) y el Telescopio de Treinta Metros, que está en construcción en Mauna Kea, en Hawái. Con su capacidad de observación, y diferentes instrumentos, podrán detectar exoplanetas cerca de sus estrellas.
Analizando el destino de los júpiteres calientes con simulaciones
Hasta que esos telescopios entren en funcionamiento, los investigadores tienen que recurrir a las simulaciones. Los investigadores han realizado una serie de simulaciones hidrodinámicas 3D para recrear el proceso de engullido. Han utilizado un método llamado hidrodinámica de partículas alisadas (Smoothed Particle Hydrodynamics, en inglés). En él, un júpiter caliente y la estrella gigante se representan como agrupaciones de partículas que siguen el movimiento de un fluido. Como una piscina de bolas, pero con millones de bolas en su interior.
Esta técnica se ha utilizado, también, para la visualización de fluidos en videojuegos y animaciones. Según cuentan los investigadores, un resultado clave de la simulación es que un júpiter caliente puede perder la mayor parte de su material por la fricción al precipitarse hacia la estrella. En el futuro, los autores del estudio esperan que el avance en la capacidad de computación permita realizar simulaciones con una resolución más alta. Es decir, que puedan realizar esas simulaciones alcanzando un nivel de detalle mucho más elevado.
Si sus resultados se confirman, permitirían explicar la presencia de esas estrellas, de rotación rápida y composición química anómala, en sistemas binarios. También pueden servir como avance. Permitirán entender qué aspecto tendrán estos sistemas, y sus exoplanetas, cuando se observen en campañas futuras. Con esa nueva tecnología, se recogerá su espectro y se podrá estudiar su composición. Es algo muy interesante, pero parece que tendremos que esperar unos años para poder tener mucha más información sobre este proceso…
Estudio
El estudio es M. Lau, M. Cantiello, A. Jermyn et al.; «Hot Jupiter engulfment by a red giant in 3D hydrodynamics». Puede consultarse en este enlace.
Referencias: Universe Today
