(Esta entrada es la contribución de Eureka al IX Carnaval de la Física, organizado este mes por Experientia Docet)

Todos sabemos que las estrellas de masa similar al Sol y más pequeñas terminan su vida como una enana blanca, pero, ¿qué les pasa a los sistemas planetarios que orbitan a su alrededor? Es un hecho conocido que los planetas situados a poca distancia de su estrella serán engullidos cuando ésta pase por la fase de gigante roja. En el caso de nuestro Sistema Solar, Mercurio y Venus desaparecerán, aunque es posible que la Tierra se salve por los pelos -no así la biosfera, claro está-, ya que a medida que el Sol aumente de tamaño, las órbitas de los planetas se desplazarán hacia el exterior.

Todavía quedan 4500 millones de años para que el Sol termine su vida, pero en nuestra Galaxia podemos encontrar muchísimas otras estrellas que ya han alcanzado la etapa de enana blanca. ¿Qué habrá sido de sus planetas? Puesto que la parte exterior -fotosfera- de estos astros de materia degenerada está compuesta casi exclusivamente por hidrógeno y helio, resulta fácil detectar «metales» -en astronomía, se llama así a cualquier elemento más pesado que el helio- en sus espectros, lo que es una oportunidad única para estudiar sistemas planetarios de forma indirecta.

Los estudios realizados hasta la fecha demuestran que aproximadamente un 25% de las enanas blancas observadas tienen un exceso de abundancia de metales. Hasta la hace poco, el origen de este exceso no estaba del todo claro, pero los resultados de observaciones llevadas a cabo por telescopios terrestres y el telescopio espacial Spitzer de la NASA han revelado que esta abundancia tiene su origen en el material procedente de asteroides -o planetas- que cae sobre la superficie del astro mediante discos de acreción. Ahora bien, ¿este material es endógeno o procede del exterior? Es decir, ¿procede de los restos de sistemas solares que orbitaban las enanas blancas? Si el material se generase en el medio interestelar debería observarse una dependencia de este exceso con respecto a la distancia a la que se encuentran las estrellas. Esto es debido a que nuestro Sistema Solar se halla inmerso en la Burbuja Local, una región del medio interestelar de unos 300 años luz de diámetro cuya densidad es una décima parte de la media galáctica.

Sin embargo, los análisis no demuestran ninguna correlación entre la distancia de las enanas blancas y su abundancia de elementos pesados, lo que deja a los restos de los sistemas planetarios como la fuente más probable. En este caso, las perturbaciones gravitatorias de la fase de gigante roja destrozarían los sistemas interiores, provocando una lluvia de cuerpos menores -cometas y asteroides- que caerían sobre la recién formada enana blanca después de interaccionar con los posibles planetas gigantes del sistema. Esta «lluvia» de restos tendría su máximo en un periodo comprendido entre uno y cien millones de años después de la formación de la enana blanca. Los asteroides y cometas de un sistema situado en una estrella de tipo solar podrían sobrevivir la fase de gigante roja sin problemas siempre y cuando estén situados a distancias mayores de 3 UA y su radio fuese de unos pocos kilómetros como máximo. Estos cuerpos, y otros más grandes, podrían desintegrarse en planetesimales formando un disco de acreción alrededor de la estrella enana.

De ser esto cierto, existiría una relación entre la edad de la enana blanca y la abundancia de metales. La edad de una enana blanca es directamente proporcional a su temperatura, ya que, carentes de una fuente de energía interior, estos astros se enfrían paulatinamente, formando con el tiempo -muuucho tiempo- una enana negra. Aunque no se ha podido medir de forma concluyente esta relación, todo parece indicar que existe.

En todo caso, la posibilidad de estudiar la composición de extintos sistemas planetarios desaparecidos hace cientos o miles de millones de años es algo realmente fascinante. Algún día, nuestro Sistema Solar seguirá el mismo destino que estos mundos, así que resulta impresionante poder atisbar nuestro futuro con un simple espectro de luz.

Una enana blanca comparada con la Tierra.

Más información:

• Ancient planetary systems are orbiting a large fraction of white dwarf stars, Zuckerman et al. (14 julio 2010).