WD 1856 b: un planeta gigante muy cerca de una enana blanca

Por Daniel Marín, el 17 septiembre, 2020. Categoría(s): Astronomía • Exoplanetas ✎ 64

Se ha descubierto una rareza en el zoológico exoplanetario: el primer exoplaneta gigante que orbita una estrella enana blanca a poca distancia. El planeta, denominado WD 1856 b, gira alrededor de WD 1856+534 (conocida también como TIC 267574918), una enana blanca con un diámetro un 40 % mayor al de la Tierra (18000 kilómetros). El planeta es un gigante gaseoso siete veces más grande que la enana blanca, que, por su parte, posee una masa que es la mitad de la del Sol y tiene una edad que ronda los diez mil millones de años (lleva como enana blanca unos seis mil millones de años). Vale, muy interesante, ¿pero es esto realmente llamativo? Es decir, si conocemos planetas alrededor de estrellas de neutrones, ¿qué tiene de especial un planeta extrasolar alrededor de una enana blanca? Efectivamente, las enanas blancas son los restos que dejan tras de sí las estrellas poco masivas al morir después de pasar por una fase de gigante roja, una etapa turbulenta, pero que no puede compararse con la violencia de las explosiones de supernovas que dan lugar a las estrellas de neutrones. Además, ni siquiera es el primer planeta, ni tampoco el primer planeta gigante, descubierto alrededor de una enana blanca, ya que ese honor le corresponde a PSR B1620−26 (AB)b, un mundo con una masa dos veces superior a la de Júpiter que orbita un sistema binario formado por una enana blanca y una estrella de neutrones.

Recreación del planeta WD 1856 b y la enana blanca WD 1856+534. La distancia entre los cuerpos es en realidad mucho mayor (NASA’s Goddard Space Flight Center).

En este punto muchos medios han citado el enorme tamaño del planeta en comparación con su estrella como el dato a destacar, cuando en realidad esta parte no tiene nada de especial. Evidentemente, es de sobra conocido que las enanas blancas son más pequeñas que los planetas gigantes (pero no olvidemos que son mucho más masivas gracias a la enorme densidad de la materia degenerada). Entonces, ¿por qué es un descubrimiento interesante? Pues porque el planeta gigante se halla a muy poca distancia de la enana blanca (a unos tres millones de kilómetros), con un periodo de traslación de tan solo 1,4 días. En principio, un planeta gaseoso sería capaz de sobrevivir a la etapa de gigante roja fácilmente si su órbita está lo suficientemente alejada, pero no es el caso. Por tanto, es obvio que el planeta no estaba originalmente en la posición que vemos actualmente, porque si no habría sido engullido por la estrella al aumentar de tamaño.

WD 1856 b tiene más o menos el tamaño de Júpiter , pero su masa es mayor. Sin embargo, no conocemos este dato con precisión, aunque se estima que es inferior a 13,8 veces la del planeta más grande del sistema solar (el método del tránsito permite determinar el tamaño del exoplaneta, pero, salvo algunas excepciones, no su masa). A pesar de esta indeterminación, se puede descartar casi con total seguridad que WD 1856 b sea una enana marrón, pese a que podría estar muy cerca de la línea divisoria entre los dos tipos de cuerpos. En cualquier caso, WD 1856 b ha sido detectado mediante el método del tránsito por un equipo de científicos con Andrew Vandenburg al frente. Para ello han usado datos del satélite TESS de la NASA, aunque el difunto telescopio espacial infrarrojo Spitzer y varios observatorios terrestres —incluyendo telescopios del IAC en Canarias— también han aportado observaciones que han permitido caracterizar el sistema.

Tránsito de WD 1856 b visto por el Gran Telescopio de Canarias (izquierda) y por el Spitzer (Vandenbrg et al.).

Muy probablemente WD 1856 b orbitaba su estrella a una distancia mucho más grande y se ha ido acercando mientras esta se convertía en una enana blanca. A pesar de que el mecanismo concreto que ha permitido este viaje no se comprende muy bien, desde que se descubrió el primer exoplaneta alrededor de una estrella de la secuencia principal los astrónomos saben que las migraciones de gigantes gaseosos hacia el interior del sistema son algo normal. Pero mientras los movimientos de los jupíteres calientes como 51 Pegasi b se han producido durante la fase inicial de formación del sistema estelar, la migración de WD 1856 b ha tenido lugar durante la fase final de la vida de la estrella, sin duda por culpa del rozamiento con el material expulsado por esta durante su transformación en enana blanca. El descubrimiento de WD 1856 b demuestra que las migraciones planetarias tardías son posibles, aunque no se puede descartar totalmente que se haya formado a partir de las capas externas expulsadas por la estrella en los estertores de su vida.

Masa de WD 1856 b en función de la edad de la estrella (Vandenburg et al.).

WD 1856 b, situado a 80 años luz de distancia en la constelación de Draco, no es el primer planeta descubierto alrededor de una enana blanca, pero sí es el primero descubierto mediante el método del tránsito. Si un planeta tan grande ha sobrevivido el proceso de migración hasta situarse muy cerca de su estrella, es de esperar que los planetas rocosos también puedan hacer lo mismo alrededor de otras enanas blancas. Y esto es fascinante porque las enanas blancas, aunque son remanentes «muertos» de estrellas, también tienen zonas habitables a su alrededor. Cierto es que estas zonas habitables están muy próximas a las estrellas, pero si hay planetas que pueden aguantar la migración, la posibilidad de que haya mundos rocosos potencialmente habitables alrededor de enanas blancas aumenta considerablemente. Además, sería muy sencillo estudiar la hipotética atmósfera de un mundo situado en la zona habitable de una enana blanca usando los medios actuales. Un equipo de astrónomos dirigido por Lisa Kaltenegger ha demostrado en un reciente paper que el futuro telescopio espacial James Webb podría detectar agua y dióxido de carbono en la atmósfera de un hipotético planeta rocoso situado en la zona habitable de WD 1856+534 con solo cinco tránsitos. El James Webb también sería capaz de detectar ozono y metano con unos veinticinco tránsitos, mientras que con menos de cien tránsitos se podría ver la firma espectral del nitrógeno y el oxígeno. Como estos planetas tienen periodos muy cortos, estas observaciones podrían llevarse a cabo en el espacio de meses o unos pocos años si fuera necesario.

Otra recreación del sistema (NASA).

WD 1856 b no está en la zona habitable de su estrella (su temperatura de equilibrio es de -108 ºC) y, aunque estuviera, su naturaleza de gigante joviano evita que sea un planeta atractivo para la vida, pero es un objetivo muy interesante para entender este tipo de mundos y puede servir como banco de pruebas para analizar exoplanetas rocosos potencialmente habitables alrededor de otras enanas blancas. Los planetas rocosos que orbitan las enanas blancas podrían ser uno de los últimos refugios para la vida tal y como la conocemos una vez hayan muerto todas las estrellas del Universo (las estrellas más longevas, las enanas rojas, formarán todas ellas enanas blancas al morir). De hecho, las enanas blancas presentan un ambiente relativamente estable para la vida, ofreciendo una zona habitable que puede durar el doble que la del Sol (la duración precisa depende de las características de cada enana blanca). No es exagerado decir que estudiar estos planetas nos permitirá entender mejor el futuro de la vida en el Universo.

Referencias:

  • https://www.nature.com/articles/s41586-020-2713-y
  • https://www.iac.es/es/divulgacion/noticias/tess-spitzer-y-gtc-detectan-el-primer-planeta-orbitando-una-enana-blanca
  • https://exoplanets.nasa.gov/news/1657/nasa-missions-spy-first-possible-survivor-planet-hugging-a-white-dwarf-star/
  • https://arxiv.org/pdf/2009.07274.pdf
  • https://noirlab.edu/public/news/noirlab2023/


64 Comentarios

  1. Fascinante como siempre Daniel…me quedo con tu último párrafo, la vida refugiada en las enanas blancas…por otra parte el JWST, será un agujero negro en el presupuesto de la NASA, pero será un antes y un después para la astronomía…que ganas de verlo funcionar…

    1. Qué ganas de ver funcionar al Webb…. y al Spitzer!! que ha estado proporcionando ciencia de primer nivel hasta el último momento. Esta observación la hizo el 16 de diciembre de 2019.

      No voy a quejarme de la absurda prematura muerte del Spitzer, pero voy a quejarme.

      1. El telescopio Espacial James Webb es capaz de muchas cosas,
        no es un ‘Power Point’ pero su construcción ha sido eterna y parece un agujero negro presupuestario,
        ¿el James Webb sera una realidad en este siglo?, de retraso en retraso,
        los Chinos tendrán su propia versión de James Webb antes de ver este James Webb, sin duda.

  2. Muchas gracias por el artículo Daniel. Es un descubrimiento muy interesante.

    «El planeta es un gigante gaseoso siete veces más grande que la enana blanca…»

    Pues o yo ya veo muy mal o los recreacionistas de exoplanetas no se han enterado de la misa la media…

  3. Gracias, Dani!

    Oye, hay alguna estimación de cuanto lleva ese planeta en esa órbita?

    Eso arrojaría esperanzas a mentes creativas sobre la posibilidad de que una exoluna en órbita de ese superjúpiter sea habitable gracias a las fuerzas de marea.

    Saludos!

    1. No sé, ¿tan cerca de la estrella enana blanca? no lo veo, o al menos no lunas de gran tamaño. Pedruscos nunca se sabe.
      El TESS lo observó durante 28 días… puede que hubiera algo y se lo reserven para otro paper? no lo creo, algo hubieran comentado; si hubiera una luna de gran tamaño quizá transitara…no se ha visto nada. Tampoco es que sea fácil transitar por delante de una enana blanca del tamaño de la Tierra, claro. Así que si el TESS no vio nada, tampoco es prueba de nada.

      1. El TESS reobservó en varios campos a esta estrella, no sólo el campo inicial de 28 días.
        Desde luego, son datos de sobra para buscar posibles lunas. Otra cosa es la probabilidad geométrica de que una luna pase por delante de la enana blanca y más si tenemos en cuenta que el tránsito del planeta es rasante.
        Y esto independientemente de lo comentado, sobre si puede sobrevivir una luna importante estando ahí tan cerca de la enana su planeta.

    2. ¿Tan cerca de la estrella? Ummm… poco probable. No creo que haya una órbita estable para una exoluna del tamaño de Marte (por ejemplo) alrededor de ese gigante, con la estrella tan cerca. Y con una exoluna mayor, aún menos.

      Además… si migró hacia el interior por el rozamiento con el material expulsado por la estrella… ¿cómo habría mantenido su órbita el satélite? Si bastó para frenar un superJúpiter… ¿no habría arrancado a sus exolunas?

      Pero bueno… tampoco serían probables planetas alrededor de estrellas de neutrones y… fueron los primeros exoplanetas descubiertos…

  4. Y yo me pregunto ¿cuánto dura la fase de transformación de gigante roja a enana blanca? ¿cómo de rápido o lento se disipan los restos de la gigante como para que un gigante gaseoso lejano tenga tiempo a su vez para migrar tan hacia el interior del sistema?

      1. Lo había pensado… no me he leído el artículo, no sé si lo descartan de alguna forma.
        Pero claro, ¿eso significa que el planeta puede sobrevivir dentro de la gigante roja sin destruirse? Eso no parece posible, no? tenía entendido que si te zampaba tu estrella adiós muy buenas.
        Porque el que el planeta cercano se aleje con la expansión de su estrella, no sé, creo que no lo estamos viendo actualmente en otras gigantes rojas, más bien al contrario (aunque no estoy puesto en ese tema)

      2. https://en.wikipedia.org/wiki/Common_envelope
        Pues qué interesante, Noel ¿piensas que puede ser algún mecanismo de ese tipo? Yo ni sabía que algo así podía existir, la verdad. Cada día descubro y aprendo algo nuevo (con lo cual, se me olvida alguna otra cosa, cachis)
        Dicen:
        «En comparación con una lista de binarias cercanas conocidos de enana blanca / enana marrón que se pensaba que se habían formado a través de la evolución de la envoltura común, WD 1856 b tiene, con mucho, la combinación de masa más baja y período orbital más largo de cualquier sistema similar. Esto implica que la energía potencial gravitacional liberada durante la fase de envoltura común es muy pequeña, lo que a su vez dificulta la expulsión exitosa de la envoltura del progenitor WD.»

  5. Wow, o sea que el sistema tiene lo menos 10.000 millones de años de antigüedad pero la enana blanca se formó hace 5.900 millones de años!!
    madre mía, la de cosas que han podido pasar ahí… como bien dice Erick ¿un refugio de vida?

  6. El tránsito es rasante… por si ya mi neurona no da lo he comprobado en el artículo. No he dejado de pensarlo desde que he visto la recreación: si el planeta es gordo como Júpiter y la estrella tiene el tamaño de la Tierra, jajajaja, eso más que un tránsito ¡es un tapón de Pau Gasol en toda regla!.
    Claro, al principio estaba muy contento con el peazo de tránsito de un 56% de caída de luz ¡madre mía!… pero luego he pensado ¿»sólo» un 56%? ¿comorrrr?

    Y con un tránsito rasante en el que sólo una pequeña parte del planeta oculta así como un poquito a la enana blanca, ¿cómo se las han apañado para calcular el tamaño del planeta?

    1. Pues yo no lo entiendo tampoco. ¿El 56% es el que sale en el registro del TESS y el Spitzer, éso que pone en la parte inferior derecha?. ¿Y eso es la caída de luz?. Pues hay algo que no cuadra. Ese mastodonte a 3 millones de km., es que está casi pegado a la enana.

      1. Exacto. Se registra una caída de luz del 56%, tanto en el TESS como en el Spitzer.
        Eso significa que el planeta no tapona toda su estrella sino sólo el 56% del disco. Y como el planeta es 7 veces más grande que su estrella, si fuese un tránsito completo debería ocultarla totalmente.
        Así que lo que han deducido es que es el borde del planeta el que pasa un poco por delante de la estrella.
        El que la caída de luz medida en el visible y el infrarrojo sea la misma te dice que no estamos ante un objeto brillante en el infrarrojo (o sea, que no es una enana roja, por ejemplo)

      2. En el estudio científico se lle textualmente:

        Para caracterizar mejor la señal de tránsito, obtuvimos datos con mayor resolución angular. El 10 y el 17 de octubre de 2019, observamos los tránsitos con tres pequeños telescopios privados, revelando que la enana blanca se atenúa hasta un 56% durante ocho minutos. El 22 de octubre de 2019, observamos un tránsito con dos telescopios más grandes, el Telescopio Carlos Sánchez y el Gran Telescopio de Canarias (Figura 1). Juntos, estos datos muestran que un objeto del tamaño de Júpiter transita la enana blanca en una configuración rasante (es decir, el compañero sólo oculta parte de la estrella, mucho más pequeña).

        Saludos.

      3. La Figura 1 de la que habla el paper, es la curva de luz que ha reproducido Daniel en el artículo. Observad que a Daniel se le ha colado un pequeño gazapo, dice al pie de la imagen:

        «Tránsito de WD 1856 b visto por TESS (izquierda) y por el Spitzer (Vandenbrg et al.).»

        Pero debería decir:

        «Tránsito de WD 1856 b visto por el Gran Telescopio de Canarias (izquierda) y por el Spitzer (Vanderburg et al.).»

        Saludos.

  7. qué grandes tipos son los astrónomos, me encanta… ¿podría ser que hubiera alguna estrella de fondo que estuviera contaminando la fotometría y estuviéramos ante otro tipo de objeto y no un planeta?
    Pues se han ido a unas placas de Palomar del año 1952, donde la estrella estaba a 16 segundos de arco de su posición actual (con lo cual podemos ver cómo era el cielo antes de que esta enana pasara por allí). En principio se descarta que estuviera pasando justo pisando a una estrella de fondo.

    1. Pues al parecer, la hueva, mogollón. El límite de edad del sistema este, los muy cachondos dicen que «no puede ser más viejo que la edad del Universo». En ese plan estamos.
      Dicen que, por teorías de enfriamiento de enanas blancas y demás, la enana tendrá al menos 5.800 millones de años. Así que, salvo que se te ocurran otras soluciones (¿un rogue planet capturado más recientemente?) el planeta está en una órbita estable desde hace mucho tiempo.

  8. Umm 3 millones de kilómetros de distancia y sólo 1,4 días… seguro hago algo mal, pero suponiendo que el centro de rotación esté en medio de ambos cuerpos ¿no da eso una velocidad de 280.000km/h? Seguro que algo no entiendo…

      1. No conocía ese dato, epatante. Estar cerca para verlo sería muy loco… Pero bueno, entiendo que a esa velocidad nosotros veríamos un contínuo, sin poder diferenciarlo.

  9. Gracias por el enlace al artículo original de Lisa; la última frase del abstract, dice: «Rocky planets in the WD habitable zone therefore represent a promising opportunity to characterize terrestrial planet atmospheres and explore the possibility of a second genesis on these worlds». Pero no estoy muy seguro de que esta segunda génesis se pueda establecer hoy en día: ¿cómo distinguirla de una primera génesis cuya vida «supo» sobrevivir a la muerte de su estrella?.

    1. Pues… tomando muestras in situ de la vida inicial, luego tomando muestras de la vida de segundo ciclo, y comparando.
      A ser posible sin contaminar el ecosistema durante la toma de muestras, que ya vimos lo que ha pasado en Venus con la sonda Vega… 😉

      1. Yo no me lo tomo a broma. Un artículo científico, aunque esté escrito por unos «discípulos» de Carl Sagan, no debería ser tan especulativo. La idea de una segunda génesis es tan potente que cualquiera la entiende pero, si científicamente no se puede detectar, ¿de qué nos sirve?.

        1. No se puede «ahora».
          Para las teorías de los científicos tener que esperar millones de años para comprobar que son ciertas, es lo de menos.
          Se levantarán de su tumba y redactarán un paper egocéntrico en plan «os lo dije».

        2. Aclaro que lo de «discípulos» de Carl Sagan, lo dije porque muchos de los autores trabajan en el Carl Sagan Institute de la Cornell University, NY.
          En mi opinión (que ya he escrito en este blog repetidamente) del matrimonio Lynn y Carl Sagan, la que realmente comprendía la vida extraterrestre era la mujer. Y eso era debido a que ella comprendía mejor que su esposo (y que luego su ex) la vida en la Tierra.
          Esta «segunda génesis» tiene toda la pinta de ser una idea de Carl: los aliens (como seres complejos) nunca podrían sobrevivir en su exoplaneta a la muerte de su estrella, pero la vida se volvería a abrir camino creando nuevos seres complejos alrededor de la enana blanca remanente.
          Yo lo que opino es que la vida alcanza todos los nichos y que durante la muerte de una estrella, sólo algunos extremófilos sobrevivirían; pero que pasados millones de años (ya en las cercanías óptimas de la enana blanca) esos extremófilos podrían evolucionar hasta nuevas formas de vida compleja sin necesidad de que existiera una segunda génesis.

  10. Muy interesante también con las explicaciones de Daniel. El artículo -así que había preprint en arXiv después de todo- menciona también que los planetas pequeños, terrestres, lo tendrían más fácil para llegar a órbitas tan cercanas, aunque está por ver qué pasaría con toda esa energía que tendría que disiparse para acabar en una órbita tan cercana -quizás lo que llegara fuera un rescoldo inhabitable, aunque quizás también en el caos pudiera haber impactos de asteroides y cometas que llevaran agua y gases ahí-, y la bajísima luminosidad de la enana blanca, con apenas 4000K de temperatura superficial, es también de notar.

    Antes de que las enanas rojas mueran cómo enanas blancas, por cierto, las menos masivas de ellas se pasan varios miles de millones de años cómo «enanas azules», que al ser bastante más brillantes que sus astros progenitores podrían «descongelar» planetas más exteriores que han estado helados durante billones de años. Esa es otra opción también a considerar.

  11. Una pregunta. Si este planeta, tan masivo, terminase colisionando con la enana blanca…¿Qué pasaría? ¿Rejuvenecería la estrella? ¿Simplemente engulliría al planeta y seguiría igual de enana y de blanca?

      1. No tan rápido, compañero 😉

        La masa del planeta (¿o enana marrón?) no es superior a 14 veces la masa de Júpiter. Pensemos en grande, usemos el valor superior redondito: 14 masas jovianas = 0,01337 masas solares (1 masa joviana = 1/1047 masas solares = 0,000955 masas solares).

        La masa de la enana blanca es «la mitad» de la masa del Sol, unas 0,5 masas solares. No pude encontrar la cifra «exacta» en sitio alguno, pero aunque el rango de incertidumbre de ese «la mitad» fuera tan grosero como «entre 0,2 a 0,8 masas solares» no haría diferencia porque la masa del planeta no influye significativamente en la masa total del binario…

        0,5 + 0,01337 = 0,51337 masas solares

        O sea que el resultado de la fusión sería una enana blanca apenas un poquito más masiva de lo que es ahora.

        Porque esa masa total está muy por debajo del límite de Chandrasekhar, que es aproximadamente 1,44 masas solares, o sea que supernova de tipo Ia va a ser que no.

        Y estrella de neutrones también va a ser que no, porque la masa mínima de una estrella de neutrones es de entre 1 a 1,2 masas solares, por debajo de esa masa es una enana blanca.

      1. Está medio bien. Sí se reactiva la fusión, pero no con parpadeos, sino de manera inusualmente rápida. En cuestión de segudos, todo está listo, aunque cueste creerlo cuando hablamos de cosas del espacio.

        Siempre recomiendo leer la serie, que me encanta, La vida privada de las estrellas.

        Si has leído la serie, lee solamente el segundo artículo. Si quieres la explicación rápida, puedes ver en el primer artículo cómo es el proceso para una gran estrella, y en el segundo qué pasa con las enanas blancas «realimentadas».
        eltamiz.com/2007/12/06/la-vida-privada-de-las-estrellas-supernovas-de-tipo-ii/
        eltamiz.com/2007/03/24/%C2%BFpor-que-explota-una-supernova/

          1. No sé de él más que lo que ha publicado en el último post, del 27/04/2017 (pronto serán cuatro años), y que se puede resumir en que está bien, pero, tomado conjuntamente con la anterior, que hay asuntos en su vida que hacen que no tenga tiempo/ganas/las dos cosas para continuar con el blog.

            Como curiosidad, el Cedazo sigue vivo, aunque no tenga la misma frecuencia de publicaciones de antaño.

  12. Como señala el buen artículo de Daniel, el sistema tiene una órbita estable, y si no hay transporte de materia, no es posible que el pez grande este comiéndose al más chico (en relación con la masa claro) creo que por su proximidad a la estrella el gigante gaseoso debe tener un acoplamiento de marea, resultando deformado como una pelota de rugby.

    Una civilización muy avanzada podría establecerse cómodamente en este sistema, utilizando el planeta para extraer el material de construcción de una esfera Dyson.

  13. Esta es la clase de descubrimiento que hace las delicias de los escritores de ciencia ficcion, porque les provee de escenarios exoticos y cientificamente coherentes.

      1. Pues yo pensaba más en el panteón indio, porque según los textos sagrados del hinduismo, habría 330 millones de divinidades.

        Una vez agotado ese filón, pues no sé…

  14. Pues me pregunto…si el planeta se hubiese formado acreetando los gases expulsados por la estrella en sus fases finales, ¿no debería reflejarse en una bastante menor proporción de hidrógeno/helio en su atmósfera?

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