Los exoplanetas rocosos son más extraños de lo que pensábamos

Los astrónomos han descubierto miles de planetas orbitando estrellas en nuestra galaxia, a los que se le conoce como exoplanetas. Sin embargo, es difícil saber exactamente de qué están compuestos o si alguno se parece a la Tierra.

Para intentar averiguarlo, el astrónomo Siyi Xu del Laboratorio Nacional de Investigación para la Astronomía Óptica-Infrarroja de la Fundación Nacional para las Ciencias de EE. UU. (NSF NOIRLab) junto con el geólogo Keith Putirka, de la Universidad Estatal de California, estudiaron las atmósferas de lo que se conoce como estrellas enanas blancas contaminadas.

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Se trata de los núcleos densos y colapsados de estrellas que alguna vez fueron normales, como el Sol, y que contienen material que alguna vez fueron planetas, asteroides u otros cuerpos rocosos que en el pasado distante orbitaron la estrella, pero que en algún momento cayeron en la enana blanca y "contaminaron" su atmósfera.

Al buscar elementos que no existirían naturalmente en la atmósfera de una enana blanca (es decir, cualquier otra cosa que no sea hidrógeno y helio), los científicos pueden averiguar de qué estaban hechos los objetos planetarios rocosos que cayeron en la estrella.

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Putirka y Xu observaron 23 enanas blancas contaminadas, situadas a unos 650 años luz del Sol, en las cuales se habían detectado con precisión elementos como calcio, silicio, magnesio y hierro, gracias a las observaciones realizadas en el Observatorio WM Keck en Hawai'i, el Telescopio Espacial Hubble, y otros observatorios. Un estudio que fue publicado en la revista Nature Communications.

Luego, los científicos usaron las abundacias medidas de esos elementos para reconstruir los minerales y rocas que se formarían a partir de ellos. Descubrieron que estas enanas blancas tienen una gama de composiciones mucho más amplia que cualquiera de los planetas interiores de nuestro sistema solar, lo que sugiere que sus planetas tenían una variedad más amplia de tipos de rocas.

De hecho, algunas de las composiciones son tan inusuales que los investigadores tuvieron que crear nuevos nombres (como “piroxenitas de cuarzo” y “dunitas de periclasa”) para clasificar los nuevos tipos de rocas que alguna vez existieron en esos planetas. 

“Si bien algunos exoplanetas que en el pasado orbitaron enanas blancas contaminadas parecen similares a la Tierra, la mayoría tiene unos tipos de rocas que son extrañas para nuestro sistema solar”, dijo Xu. "No tienen contrapartes directas en él".

Putirka describió algunas características de este nuevo tipo de rocas que en algún momento conformaron cuerpos rocosos distantes: “Algunos de los tipos de rocas que vemos a partir de los datos de la enana blanca disolverían más agua que las rocas en la Tierra y podrían afectar la forma en que se desarrollan los océanos”, explicó. "Algunos tipos de rocas pueden derretirse a temperaturas mucho más bajas y producir una corteza más gruesa que las rocas de la Tierra, y algunos tipos de rocas pueden ser más débiles, lo que podría facilitar el desarrollo de la tectónica de placas", agregó.

Estudios anteriores de enanas blancas contaminadas habían encontrado elementos de cuerpos rocosos, como calcio, aluminio y litio. Sin embargo, Putirka y Xu explican que esos son elementos menores (que típicamente constituyen una pequeña parte de una roca terrestre) y las mediciones de los elementos principales (que conforman una gran parte de una roca terrestre), especialmente el silicio, son necesarias para saber realmente qué tipo de tipos de rocas habrían existido en esos planetas.

Además, Putirka y Xu afirman que los altos niveles de magnesio y los bajos niveles de silicio medidos en las atmósferas de las enanas blancas sugieren que los escombros rocosos detectados probablemente provenían del interior de los planetas, del manto, no de su corteza.

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Algunos estudios previos de enanas blancas contaminadas anticiparon que existía corteza continental en los planetas rocosos que alguna vez orbitaron esas estrellas, pero Xu y Putirka no encontraron evidencia de rocas de la corteza.

Sin embargo, las observaciones no descartan por completo que los planetas tuvieran corteza continental u otros tipos de corteza. "Creemos que sí existe roca de la corteza terrestre, no podemos verla, probablemente porque ocurre en una fracción demasiado pequeña para ser medida, en comparación con la masa de otros componentes planetarios, como el núcleo y el manto", explicó Putirka.

Según Xu, la pareja de un astrónomo y un geólogo fue la clave para revelar los secretos ocultos en las atmósferas de las enanas blancas contaminadas. “Conocí a Keith Putirka en una conferencia y estaba emocionado de que pudiera ayudarme a comprender los sistemas que estaba observando. Él me enseñó geología y yo le enseñé astronomía, y descubrimos cómo dar sentido a estos misteriosos sistemas exoplanetarios ".

REDACCIÓN CIENCIA*

Con información del NOIRLab