La nueva biografía de las enanas blancas #3

Esta propiedad las convierte en excelentes velas estándar.

Del mismo modo que se puede determinar la distancia de una bombilla de 100 vatios midiendo lo tenue que parece, los astrónomos pueden medir con precisión la distancia a las galaxias en las que explotan estas supernovas.

A finales de la década de 1990, dos equipos de investigadores utilizaron este método para determinar las distancias a galaxias muy lejanas.

Descubrieron que estas supernovas distantes brillaban sistemáticamente con menos intensidad de lo esperado.

La única explicación plausible era que la expansión del universo se está acelerando, impulsada por una misteriosa fuerza repulsiva llamada energía oscura.

Este descubrimiento fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 2011.

Sin embargo, investigaciones recientes muestran que el brillo de las supernovas de tipo Ia no es completamente uniforme y puede verse influido por factores como la composición química de las estrellas progenitoras, lo que requiere una cuidadosa calibración de estas cintas métricas cósmicas.

ASTROARQUEOLOGÍA: TESTIGOS DE SISTEMAS PLANETARIOS DEL PASADO

Las enanas blancas no solo son el punto final de la evolución estelar, sino también archivos únicos que nos proporcionan información sobre la historia y la composición de los sistemas planetarios, incluido el posible destino del nuestro.

Mediante el análisis de sus atmósferas, los astrónomos están llevando a cabo una especie de astroarqueología forense para examinar los restos de mundos que hace tiempo que fueron destruidos.

Debido a su extrema gravedad superficial, las atmósferas de las enanas blancas deberían ser químicamente puras.

Esto se debe a que los elementos pesados tendrían que hundirse en el interior de la estrella en un breve periodo de tiempo (que puede oscilar entre días y millones de años, dependiendo del tipo), dejando solo los elementos más ligeros (hidrógeno o helio) visibles en la superficie.

Sin embargo, lo cierto es que los astrónomos han detectado trazas de elementos pesados como magnesio, silicio, calcio y hierro en entre una cuarta parte y la mitad de todas las enanas blancas.

Esto solo puede significar una cosa: las estrellas enanas deben haber recogido recientemente material del exterior.

La explicación más aceptada hoy en día para este fenómeno es la acreción de restos de un sistema planetario.

Cuando una estrella se convierte en una gigante roja y luego en una enana blanca, los planetas exteriores y los cinturones de asteroides suelen sobrevivir a este proceso.

Sin embargo, el cambio de gravedad puede provocar inestabilidades en las órbitas de estos cuerpos.

Las perturbaciones causadas por los gigantes gaseosos supervivientes pueden sacar a los asteroides, cometas o incluso planetas enanos de sus órbitas originales y enviarlos hacia la enana blanca central.

Si un cuerpo de este tipo se acerca a la enana blanca hasta el llamado límite de Roche, las fuerzas de marea se vuelven tan fuertes que lo desgarran.

Los restos de este cuerpo celeste desgarrado forman un disco de polvo y gas alrededor de la enana blanca, desde el cual el material cae gradualmente sobre su superficie.

La enana blanca actúa así como un destructor gravitacional y, al mismo tiempo, como un archivero, recogiendo la firma química de su antiguo sistema planetario.

El análisis espectral de la atmósfera contaminada de una enana blanca es excepcionalmente emocionante.

Permite a los astrónomos determinar con gran precisión la composición química del material y, por tanto, los componentes básicos de los exoplanetas.

Este método ya ha dado lugar a descubrimientos notables.

Por ejemplo, se ha encontrado material de composición similar a la corteza continental de la Tierra alrededor de algunas enanas blancas, lo que sugiere la existencia de planetas diferenciados similares a la Tierra.

Se han detectado altas concentraciones de nitrógeno y hielo de agua alrededor de otras, lo que sugiere la destrucción de cuerpos helados de las regiones exteriores de estos sistemas, similares a los objetos de nuestro cinturón de Kuiper.

Durante mucho tiempo, no estaba claro si planetas enteros podían sobrevivir a la turbulenta fase final de una estrella y a la evolución posterior.

Sin embargo, en los últimos años, descubrimientos revolucionarios han cambiado radicalmente esta visión.

Los astrónomos han identificado varios planetas intactos que orbitan alrededor de enanas blancas.

Un ejemplo destacado es WD 1856 b, un planeta del tamaño de Júpiter que orbita alrededor de su enana blanca en una órbita extremadamente cercana de solo 1,5 días.

Este planeta debió de estar originalmente mucho más lejos y sufrir una dramática migración hacia el interior para llegar a su ubicación actual sin ser destrozado por la estrella.

Aún más revelador es el descubrimiento del sistema KMT-2020-BLG-0414.

Este sistema está formado por una enana blanca, una enana marrón y un planeta similar a la Tierra, lo que demuestra que incluso los mundos rocosos más pequeños pueden sobrevivir a la violenta evolución de su estrella.

¿Podrían esos mundos ser habitables? Esto significaría una segunda época habitable tras la muerte de la estrella.

Sin embargo, hay más de un problema con esto.

La zona habitable, donde puede existir agua líquida en la superficie, está extremadamente cerca de la débil enana blanca, normalmente solo un uno por ciento de la distancia entre la Tierra y el Sol.

Los planetas de esta zona quedarían atrapados en una rotación sincrónica, con un lado diurno y otro nocturno.

Además, la zona migra lentamente hacia el interior a medida que la enana blanca se enfría, lo que dificulta la estabilidad a largo plazo.

Sin embargo, el mayor obstáculo es que el planeta debe sobrevivir a la fase de gigante roja de su estrella (lo que es más fácil a mayor distancia) y luego migrar a esta estrecha zona habitable sin ser destruido.

A pesar de los obstáculos, hay aspectos prometedores.

El enfriamiento de una enana blanca es extremadamente lento y ofrece potencialmente miles de millones de años de producción estable de energía.

Los modelos climáticos recientes muestran que la rápida rotación de los planetas con acoplamiento de marea alrededor de las enanas blancas puede impedir la formación de una densa capa de nubes refrigerantes en el lado diurno.

Esto conduce a una distribución más eficiente del calor y podría permitir un clima sorprendentemente templado, más hospitalario para la vida que los planetas que orbitan alrededor de las enanas rojas.

Otro descubrimiento apasionante es la destilación del neón-22.

En este proceso, el isótopo más pesado del neón-22 se hunde lentamente en el núcleo de la enana blanca.

Este proceso libera energía y ralentiza considerablemente el enfriamiento de la estrella hasta en diez mil millones de años.

Este proceso no solo mantiene estable la zona habitable durante más tiempo, sino que también la aleja de la estrella, lo que reduce los efectos del bloqueo de marea.

Por lo tanto, la muerte de una estrella podría significar en realidad una segunda oportunidad para la vida.

CÓMO VEMOS LO INVISIBLE

El estudio de las enanas blancas es una historia de detectives que abarca casi dos siglos. Debido a que estos objetos son pequeños y tenues, y a menudo eclipsados por estrellas más brillantes, su descubrimiento e investigación requirió el desarrollo de técnicas astronómicas cada vez más precisas.

La historia de las enanas blancas comienza con Sirio, la estrella más brillante del cielo nocturno.

En las décadas de 1830 y 1840, el astrónomo alemán Friedrich Wilhelm Bessel realizó mediciones muy precisas de su posición.

Descubrió que la estrella no se mueve en línea recta por el espacio, sino que sigue una ligera línea ondulada.

En 1844, llegó a la conclusión de que Sirio debía estar orbitada por una compañera invisible pero masiva que la influía.

Esta hipótesis se confirmó de forma espectacular en 1862.

El fabricante de telescopios estadounidense Alvan Clark estaba probando un nuevo y potente telescopio de 18,5 pulgadas y lo apuntó hacia Sirio.

Para su sorpresa, descubrió un pequeño punto de luz justo al lado de la estrella principal: había encontrado la compañera invisible de Bessel.

Esta compañera, llamada Sirio B, planteó un enigma a los astrónomos.

A partir de su órbita, se pudo calcular que debía tener aproximadamente la masa del Sol.

Sin embargo, los análisis espectroscópicos realizados alrededor de 1915 mostraron que era extremadamente caliente, pero al mismo tiempo mil veces más tenue que Sirio A.

La única explicación era que Sirio B debía ser increíblemente pequeña (aproximadamente del tamaño de la Tierra), y por lo tanto tener una densidad que parecía imposible según las leyes de la física clásica.

La existencia de Sirio B fue el impulso decisivo para el desarrollo de la teoría de la materia degenerada en la década de 1920, basada en los nuevos principios de la mecánica cuántica.

Más tarde, Sirio B también sirvió como un importante objeto de prueba para la teoría general de la relatividad de Albert Einstein.

El campo gravitatorio extremadamente fuerte de la enana blanca hace que la luz que emite pierda energía, lo que puede medirse como un corrimiento al rojo gravitatorio en su espectro, una predicción de la teoría que ha sido confirmada por las observaciones de Sirio B.