Planeta Fénix: el mundo que renació de las cenizas de su estrella

La muerte de una estrella no tiene por qué ser el final de su sistema planetario. Un equipo internacional de astrónomos, liderado por la Universidad de Warwick (Reino Unido) y con participación del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha presentado el primer caso conocido de un planeta de segunda generación alrededor de una enana blanca, en un estudio publicado este lunes en la revista Nature Astronomy. El astro en cuestión es HS 0209+0832, una enana blanca cuya atmósfera muestra una composición química que, según los investigadores, solo se explica si el planeta que la orbita se formó con los restos que la estrella arrojó al espacio al morir. Los medios que han cubierto el hallazgo lo han apodado 'planeta Fénix', por haber surgido, en sentido figurado, de las cenizas de su propio sol.

Resumen rápido

• Un estudio en Nature Astronomy propone el primer planeta de segunda generación detectado alrededor de una enana blanca, la HS 0209+0832.
• La atmósfera de la estrella contiene zinc, cobre y niobio en concentraciones más de mil veces superiores a las del Sol; nunca antes se había hallado niobio en una enana blanca.
• El satélite TESS de la NASA registró una señal periódica cada 4,4 días, compatible con un gigante gaseoso del tamaño de Júpiter en una órbita muy cerrada.
• Según los autores, el planeta se condensó a partir de un disco de escombros formado con el material que la estrella expulsó al morir, probablemente con la ayuda gravitatoria de una estrella compañera.
• De confirmarse, el hallazgo abriría una vía para localizar otros mundos 'renacidos' en la galaxia.

Qué ha pasado: un planeta nacido tras la muerte de su estrella

El trabajo, firmado por un equipo internacional con Jamie Williams, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, como autor principal, sostiene que la enana blanca HS 0209+0832 está devorando en este momento un planeta gigante que no existía cuando la estrella aún brillaba. Ese mundo se habría formado después, a partir de un disco de escombros creado con la materia que la propia estrella expulsó en su agonía. Hasta ahora se habían documentado planetas que sobrevivieron a la muerte de su estrella, e incluso mundos alrededor de púlsares, pero nunca uno de segunda generación en torno a una enana blanca, el destino final de más del 90 % de las estrellas de la galaxia.

La pista decisiva está en la luz de la estrella. Las atmósferas de las enanas blancas suelen ser limpias, de hidrógeno o helio, porque su enorme gravedad —concentran casi la masa del Sol en una esfera del tamaño de la Tierra— hunde con rapidez cualquier elemento pesado. Detectar metales en su superficie significa que el astro acaba de consumir algo o lo está haciendo ahora. Lo habitual es que esos restos sean silicio y hierro, propios de asteroides y planetas rocosos. En HS 0209+0832, en cambio, el análisis espectroscópico reveló niveles muy elevados de zinc, cobre y, sobre todo, niobio, con concentraciones que superan en mil veces las del Sol.

Las observaciones del satélite TESS de la NASA completaron el cuadro: sus instrumentos captaron oscurecimientos regulares de la estrella cada 4,4 días, una señal que encaja con un planeta del tamaño de Júpiter en una órbita extremadamente estrecha, acoplado por las mareas y mostrando siempre la misma cara a su sol. A esa distancia, la radiación de la enana blanca calienta la atmósfera del gigante gaseoso hasta hacerla hervir, y el material que se desprende y cae sobre la estrella es el que revela la composición inusual del planeta.

Cómo hemos llegado hasta aquí: un enigma de 25 años

La historia arranca en 1999, cuando el Telescopio Espacial Hubble detectó en la atmósfera de HS 0209+0832 más de un centenar de líneas espectrales sin identificar, señal de una química anómala que quedó sin explicación durante un cuarto de siglo. Los modelos actuales indican que esos elementos pesados se generaron durante la muerte de una estrella, lo que llevó al equipo a reconsiderar el caso.

En la última década se habían acumulado indicios de mundos alrededor de estrellas muertas, aunque todos de 'primera generación'. Esta es la cronología de los hitos previos:

• 1999: el Telescopio Espacial Hubble descubre HS 0209+0832 y registra en su atmósfera más de un centenar de líneas espectrales no identificadas.
• 2019: el equipo de Warwick, liderado por Boris Gänsicke, publica en Nature un disco de gas formado por un planeta que se evaporaba alrededor de la enana blanca WD J0914+1914.
• Julio de este año: se publica el descubrimiento de WD 1856+534, un planeta aparentemente intacto alrededor de otra enana blanca. Ambos eran supervivientes que migraron hacia el interior de sus sistemas.
• Este lunes: el estudio en Nature Astronomy propone que HS 0209+0832 alberga el primer planeta de segunda generación conocido.

Quiénes están detrás de la investigación

El estudio está liderado por la Universidad de Warwick y cuenta con la participación de científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias. El primer autor es Jamie Williams, investigador del Departamento de Física de Warwick, y entre los coautores figura Nicholas Stone, astrofísico de la Universidad de Wisconsin-Madison. También participa Boris Gänsicke, del mismo centro británico, que ya encabezó en 2019 el hallazgo del disco de gas en torno a WD J0914+1914.

Para llegar a sus conclusiones, el equipo cruzó el análisis espectroscópico de la atmósfera de la enana blanca —que permite conocer los elementos presentes en su superficie— con los datos del satélite TESS de la NASA, que busca exoplanetas a partir de las variaciones periódicas del brillo de las estrellas.

Qué dicen los científicos

Williams explica que los planetas de segunda generación son mundos que se forman a partir del material que una estrella expulsa al morir, y subraya que son muy poco frecuentes: hallar uno alrededor de una enana blanca fue, en sus palabras, algo completamente inesperado, comparable a encontrar un planeta que ha resurgido de las cenizas de la estrella a la que una vez orbitó.

Stone, por su parte, señala que el patrón de elementos detectado es una señal inequívoca del llamado 'proceso s', una reacción nuclear que genera elementos pesados en el interior de las estrellas moribundas durante su fase de gigante roja. Según el astrofísico, se trata de una huella química que ningún planeta común de primera generación debería presentar, lo que indicó al equipo que estaba ante algo distinto.

Williams admite además que formar un disco protoplanetario en esas condiciones no es fácil, lo que ayudaría a explicar la rareza de estos mundos. Gänsicke, por último, plantea dos preguntas abiertas: cuántos casos similares podrían existir en la galaxia y si el propio Sistema Solar podría llegar a albergar un planeta de segunda generación formado a partir de las cenizas del Sol.

Entiende: enana blanca, proceso s y planeta de segunda generación

Cuando una estrella como el Sol agota su hidrógeno, la gravedad la comprime y el calor resultante reactiva la fusión, esta vez con helio. La estrella se hincha entonces hasta convertirse en una gigante roja que engulle los planetas cercanos y, tras expulsar sus capas externas, deja un núcleo colapsado, frío y denso: una enana blanca. Es el destino que aguarda a más del 90 % de las estrellas de la Vía Láctea.

Un planeta de segunda generación es aquel que no nació junto a su estrella, sino después de la muerte de esta, a partir del material que expulsó. El 'proceso s' es la reacción nuclear que fabrica elementos pesados como el niobio dentro de las estrellas en su fase de gigante roja; hallarlos en un planeta implica que está hecho de la materia interior de su propio sol. TESS, por su parte, es un satélite de la NASA que detecta exoplanetas midiendo los pequeños oscurecimientos que provocan al pasar frente a sus estrellas.

Por qué importa este planeta

Según el estudio, para que el material expulsado por la estrella no se dispersara por el espacio —una estrella aislada pierde masa de forma simétrica—, HS 0209+0832 probablemente contó con una estrella compañera cuya gravedad actuó como 'pastora', frenando los escombros y devolviéndolos a la órbita adecuada para formar un planeta. Esa condición tan particular explicaría por qué el fenómeno es tan poco frecuente.

Si el hallazgo se confirma, sería la primera evidencia de un planeta de segunda generación alrededor de una enana blanca y sugeriría que en la galaxia podrían existir muchos más mundos 'resucitados' similares. En el caso del Sistema Solar, las posibilidades de que algo así ocurra son remotas: dentro de unos 5.000 millones de años, cuando el Sol se convierta en una enana blanca y los planetas interiores hayan desaparecido, faltará un ingrediente esencial, ya que nuestra estrella, que se sepa, no tiene compañera que retenga el material necesario.