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Una cuarta parte de las estrellas similares al Sol se comen sus propios planetas, encuentra un nuevo estudio

¿Qué tan raro es nuestro sistema solar? En los aproximadamente 30 años desde que se descubrieron por primera vez planetas orbitando estrellas distintas de nuestro Sol, hemos descubierto que los sistemas planetarios son comunes en la Galaxia. Sin embargo, muchos de ellos son bastante diferentes del sistema solar tal como lo conocemos.

Los planetas de nuestro sistema solar orbitan alrededor del Sol en trayectorias estables, casi circulares, lo que sugiere que las órbitas no han cambiado mucho desde que se formaron los planetas. Pero muchos sistemas planetarios que orbitan alrededor de otras estrellas han sufrido un pasado muy caótico.

La historia relativamente tranquila de nuestro sistema solar ha fomentado el florecimiento de la vida aquí en la Tierra. En la búsqueda de mundos extraterrestres que puedan contener vida, podemos limitar los objetivos si tenemos una forma de identificar sistemas que hayan tenido un pasado igualmente pacífico.

Nuestro equipo internacional de astrónomos abordó este problema mediante investigación publicada en Nature Astronomy. Hemos descubierto que entre el 20% y el 35% de las estrellas similares al Sol comen sus propios planetas, siendo la cifra más probable el 27%.

Esto sugiere que al menos una cuarta parte de los sistemas planetarios que orbitan estrellas similares al Sol han tenido un pasado muy caótico y dinámico.

Historias caóticas y estrellas binarias

Los astrónomos han visto varios sistemas exoplanetarios en los que planetas grandes y medianos se han movido significativamente. La gravedad de estos planetas en migración también puede haber interrumpido las trayectorias de otros planetas o incluso haberlos empujado a órbitas inestables.

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En la mayoría de estos sistemas tan dinámicos, también es probable que algunos planetas hayan caído dentro de la estrella anfitriona. Sin embargo, no nos dimos cuenta de lo comunes que son estos sistemas caóticos en comparación con sistemas más silenciosos como el nuestro, cuya arquitectura ordenada ha fomentado el florecimiento de la vida en la Tierra.

Las estrellas binarias se forman al mismo tiempo a partir de una sola nube de gas, por lo que generalmente contienen exactamente la misma mezcla de elementos.
ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), Alves et al.

Incluso con los instrumentos astronómicos más precisos disponibles, sería muy difícil determinar esto estudiando directamente los sistemas exoplanetarios. En cambio, analizamos la composición química de las estrellas en sistemas binarios.

Los sistemas binarios están formados por dos estrellas que orbitan entre sí. Las dos estrellas se formaron generalmente al mismo tiempo a partir del mismo gas, por lo que esperaríamos que contuvieran la misma mezcla de elementos.

Sin embargo, si un planeta cae en una de las dos estrellas, se disuelve en la capa exterior de la estrella. Esto puede cambiar la composición química de la estrella, lo que significa que vemos más elementos que forman los planetas rocosos, como el hierro, de lo que veríamos de otra manera.

Rastros de planetas rocosos

Hemos inspeccionado la composición química de 107 sistemas binarios compuestos por estrellas similares al Sol analizando el espectro de luz que producen. A partir de ahí, establecimos cuántas estrellas contenían más materia planetaria que su estrella compañera.

También encontramos tres cosas que se suman para demostrar de manera inequívoca que las diferencias químicas observadas entre los pares binarios fueron causadas por la dieta de los planetas.

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Primero, encontramos que las estrellas con una capa externa más delgada tienen una mayor probabilidad de ser más ricas en hierro que sus compañeras. Esto es consistente con comer planetas, porque cuando el material planetario se diluye en una capa más delgada, cambia aún más la composición química de la capa.

En segundo lugar, las estrellas más ricas en hierro y otros elementos de los planetas rocosos también contienen más litio que sus compañeras. El litio se destruye rápidamente en las estrellas, mientras que se almacena en los planetas. Por lo tanto, un nivel anormalmente alto de litio en una estrella debe haber llegado después de que se formó, lo que corresponde a la idea de que el litio fue transportado por un planeta hasta que fue devorado por la estrella.

En tercer lugar, las estrellas que contienen más hierro que su compañera también contienen más estrellas similares en la Galaxia. Sin embargo, las mismas estrellas tienen la norma abundancia de carbono, que es un elemento volátil y por esta razón no es transportado por las rocas. Por lo tanto, estas estrellas se enriquecieron químicamente con rocas, ya sea de planetas o de materiales planetarios.

Caza de la Tierra 2.0

Estos resultados representan un gran avance para la astrofísica estelar y la exploración de exoplanetas. No solo hemos descubierto que comer planetas puede cambiar la composición química de estrellas similares al Sol, sino también que una fracción significativa de sus sistemas planetarios ha tenido un pasado muy dinámico, a diferencia de nuestro sistema solar.

Finalmente, nuestro estudio abre la posibilidad de utilizar análisis químicos para identificar las estrellas con más probabilidades de albergar verdaderos análogos de nuestro tranquilo sistema solar.

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Hay millones de estrellas relativamente cercanas similares al Sol. Sin un método para identificar los objetivos más prometedores, la búsqueda de la Tierra 2.0 será como la búsqueda de la proverbial aguja en un pajar.