Según una nueva investigación, podemos empezar a escribir el elogio de cuatro exoplanetas alrededor de una estrella similar al Sol a unos 57 años luz de distancia. Pero no hay prisa; Tenemos alrededor de mil millones de años antes de que la estrella se convierta en una gigante roja y comience a consumirlos.

La estrella es Rho Coronae Borealis, una estrella enana amarilla como nuestro Sol. Está en la constelación de la Corona Boreal y tiene casi la misma masa, radio y luminosidad que el Sol.

Pero mientras que el Sol tiene unos cinco mil millones de años, RCB tiene el doble, lo que significa que su fase de gigante roja se avecina, al menos en términos astrofísicos.

Un nuevo artículo que aparece en The Astrophysical Journal presenta estos resultados y plantea algunas preguntas sobre qué sucede con los exoplanetas en la zona habitable de una estrella cuando la estrella se convierte en una gigante roja.

El artículo es ” Pronóstico de inmersión planetaria dentro del sistema Rho CrB ” y el único autor es Stephen R. Kane, del Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra de la Universidad de California, Riverside.

“La evolución estelar posterior a la secuencia principal puede resultar en alteraciones dramáticas, y ocasionalmente traumáticas, en la arquitectura del sistema planetario, como la interrupción de las mareas de los planetas y la absorción por la estrella anfitriona”, escribe Kane.

Rho Coronae Borealis es antigua y brillante, lo que la convierte en “… un caso particularmente interesante de evolución avanzada de la secuencia principal”, según Kane. No sólo porque es similar al Sol y fácil de observar, sino también porque alberga cuatro exoplanetas.

Kane utilizó modelos de evolución estelar para intentar determinar el futuro de Rho Coronae Borealis y el futuro de sus planetas. En 1.500 millones de años, la estrella abandonará la secuencia principal y se convertirá en una gigante roja.

Las gigantes rojas pueden crecer hasta alcanzar proporciones épicas y algunas pueden expandirse hasta mil millones de kilómetros de diámetro. Cuando nuestro Sol se convierta en uno cada varios miles de millones de años, su forma hinchada probablemente consumirá o al menos destruirá todos los planetas interiores.

Rho CrB no es diferente.

Tiene cuatro exoplanetas conocidos llamados Rho Coronae Borealis b, c, d y e. Se nombran por orden de descubrimiento, no por distancia a la estrella. Los tres planetas en mayor peligro son e, byc, los planetas más cercanos a la estrella.

Los cuatro planetas varían en masa desde la súper Tierra hasta la joviana. Todos ellos están mucho más cerca de la estrella que la Tierra del Sol, y los dos planetas más internos están más cerca de su estrella que Mercurio del Sol. Están muy apretados en su sistema solar interior, y esto es lo que significa su perdición.

La investigación muestra que e, byc están en la peor posición. Rho CrB puede engullir totalmente a estos tres planetas.

La absorción de planetas por una estrella en expansión puede tener diferentes resultados dependiendo de la arquitectura general del sistema. Los planetas pueden tardar décadas en girar en espiral hacia la estrella. En el camino pueden ser destruidos por la evaporación. También pueden destruirse por perturbaciones de las mareas cuando alcanzan el límite de Roche. En ese caso, aumentan el volumen de la estrella, ayudándola a hincharse aún más.

Según algunas investigaciones, los planetas con masas inferiores a Júpiter de entre 3 y 5 UA tienen un destino decidido. No hay escapatoria. Pero para otros, a pesar de las terribles circunstancias, podría haber una salida.

A veces, según muestran los modelos científicos, los planetas comienzan a interactuar gravitacionalmente de diferentes maneras entre sí a medida que la estrella se hincha. A medida que la estrella se expande, también pierde masa a medida que continúa fusionando material. Esto crea efectos de marea en el sistema y, en algunos casos, puede llevar a los planetas a resonancias de movimiento medio y también alejarlos de la estrella. Entonces, hay una posible ruta de escape. Sin embargo, es difícil determinar con tanta antelación qué podría suceder exactamente.

Pero si algunas sobreviven, los investigadores creen que podrán sobrevivir cuando la estrella deje atrás la Rama de Gigante Roja (RGB). Incluso pueden sobrevivir cuando la estrella entre en la fase de Rama Gigante Asintótica (AGB).

La fase AGB es similar a la fase RGB, pero las estrellas RGB tienen químicas ligeramente diferentes en sus núcleos y capas. Pero los detalles de la estrella no son tan críticos para el destino de los planetas.

Existe una posible ruta de escape para algunos de los planetas, pero las mismas interacciones de mareas que pueden rescatar un planeta también pueden actuar en su contra. Las interacciones también pueden impulsar a un planeta hacia la estrella, provocando una desaparición más temprana. Los investigadores están tratando activamente de comprender todos estos procesos observando las estrellas que abandonan la secuencia principal.

Para comprender lo que podría suceder en el sistema Rho CrB, Kane trazó la masa, la luminosidad y el radio futuros de la estrella.

Kane también trazó los cambios que atravesará la estrella junto con las posiciones de los cuatro exoplanetas. Esto pone de relieve el peligro que enfrentan los planetas.

Entonces, ¿cuántos detalles pueden proporcionar los modelos y simulaciones en lo que respecta a las características específicas de Rho CrB y sus planetas?

“Aunque todos los planetas entrarán en la atmósfera estelar de Rho CrB, sus pronósticos individuales varían considerablemente”, explica Kane.

El planeta e, el planeta más interior, probablemente sea terrestre. Será el primero en desaparecer y probablemente se evaporará a medida que la estrella lo engulla profundamente. Su desaparición podría ser rápida.

El planeta b es el más masivo de los cuatro, con casi 350 masas terrestres. Es más masivo que Júpiter y, cuando entra en la atmósfera en expansión de la estrella, la resistencia la hará entrar en espiral. Su destino es la alteración de las mareas, ya que simplemente no podrá mantenerse a sí mismo.

El destino del planeta b puede influir en el destino del planeta c. Si el material del planeta b hace que la estrella se hinche lo suficiente, eso podría acelerar la desaparición del planeta c por hundimiento. La misma hinchazón estelar y expansión radial también podrían acelerar la desaparición del planeta d, todo antes de que la estrella deje atrás su fase RGB.

Los planetas cyd tienen aproximadamente la masa de Neptuno y probablemente perderían su masa por evaporación a medida que giran en espiral hacia la estrella.

Desafortunadamente, el modelado no tuvo en cuenta la dinámica orbital. Pero es posible que un planeta pueda escapar de todo este caos. El planeta d es el único mundo con posibilidades de escapar.

“Nuestro modelo además no incluía los efectos de la dinámica orbital, que tiene el potencial de hacer que el planeta d migre más hacia afuera y posiblemente escape de su inmersión”, escribe Kane. Si lo hace, tiene posibilidades de sobrevivir mucho más tiempo, posiblemente en una zona habitable recién establecida.

Eso es posible, pero no probable en este caso. “Dado que los planetas interiores de Rho CrB son absorbidos antes de la fase AGB, es poco probable que la dinámica orbital desempeñe un papel importante en el sistema durante y después de la pérdida de masa estelar”, escribe.

No hay manera de saber con certeza qué sucederá en este sistema. Pero los astrofísicos están ocupados observando otros sistemas solares en busca de pistas. Hasta ahora no hay mucha evidencia observable de hundimiento, pero eso no significa que no esté sucediendo.

“Hasta ahora, la evidencia observacional de firmas de hundimiento planetario se ha mantenido relativamente escasa, lo que sugiere que los escenarios de hundimiento son más raros de lo esperado o que la detección de firmas es más desafiante de lo previsto”, afirma el documento.

Los detalles específicos de Rho CrB pueden estar más allá de nuestro alcance de observación o del alcance de nuestras simulaciones y modelos, por ahora. Pero no se pueden negar las posibles consecuencias catastróficas.

“La evolución de las estrellas a través de su progresión en la secuencia principal, su expansión hasta convertirse en una estrella gigante y luego su contracción final hasta convertirse en una enana blanca, tiene profundas consecuencias para los planetas en órbita”, escribe Kane.

“Dadas las masas y los semiejes mayores de los cuatro planetas conocidos, predecimos que el planeta e se evaporará dentro de la atmósfera estelar, el planeta b entrará en espiral y será perturbado por las mareas, potencialmente inflando aún más la estrella, y el planeta c se evaporará dentro de la atmósfera estelar. atmósfera estelar.”

El destino del planeta d es un poco menos seguro, pero probablemente también será destruido. Probablemente se evaporará dentro de la estrella al final de la fase AGB.

Es posible que haya otros planetas dentro de la zona habitable que no hayan sido detectados. Si los hay, pueden sobrevivir a la evolución estelar en el interior del borde interior del HZ durante la fase RGB/AGB. Pero después de eso, la estrella será una enana blanca. Estos planetas, si existen, estarán muy fuera del nuevo HZ en ese momento.

Parte de la comprensión de lo que les sucede a los sistemas solares cuando sus estrellas abandonan la secuencia principal reside en una imagen precisa de sus poblaciones de planetas. Los planetas gigantes en órbitas distantes pueden afectar el destino de los planetas del sistema interno, cambiando potencialmente sus órbitas y moviéndolos a distancias más seguras.

Esos tipos de planetas son difíciles de detectar con el método de tránsito, pero las mediciones mejoradas de la velocidad radial en el futuro podrían encontrar más de ellos.

Esta investigación es particularmente interesante porque nuestro propio Sol se convertirá en una gigante roja y, finalmente, en una enana blanca. ¿Qué pasará con nuestra casa?

No se sabe, pero la Tierra está en peligro. Podría ser destruido o podría migrar más hacia el exterior. De cualquier manera, nuestro Sistema Solar nunca volverá a verse igual.

Afortunadamente, está tan lejos en el futuro que para nosotros es simplemente una curiosidad.

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