En la última edición de Encuentros con la Ciencia y la Tecnología, programa conducido por Gustavo Carrizo que se emite todos los martes a las 18.30 por Radio Universidad Nacional de San Juan, nos visitó el Dr. Carlos Saffe, docente e investigador del ICATE (Instituto de Ciencias Astronómicas de la Tierra y del Espacio). En la oportunidad, el Dr. Saffe hizo mención a un importante hallazgo de su equipo de investigación.
Estrellas consumidoras de planetas
Un equipo de investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas, Fìsicas y Naturales de la UNSJ, junto a investigadores del CONICET y del Laboratorio Nacional de Astrofisica de Brasil, encontraron por primera vez reunidos en una sola estrella, los tres rasgos químicos que identifican a una estrella que “come” planetas.
Hay más de 2700 estrellas cercanas al Sol descubiertas hasta ahora. Estas estrellas tienen uno o más planetas que las orbitan de modo análogo a lo que ocurre en nuestro Sistema Solar, sin embargo, a pesar de tener relevados estos 2700 “sistemas solares”, hay muy pocas evidencias de que una estrella haya “tragado” o consumido un planeta, tal como señalaban algunas hipótesis. Lo cierto es que ante un evento de esa naturaleza se esperaría que el material del planeta sea destruido y mezclado en la capa más externa de la estrella.
Si el planeta consumido es de tipo rocoso (del tipo de la Tierra o Marte), serían notables tres efectos químicos en la atmósfera de la estrella: un aumento general en el contenido en metales, un aumento de los elementos refractarios y finalmente un incremento en la abundancia de Litio.
Desde hace años que estos efectos se vienen buscando por distintos equipos de investigación, habiéndose detectado hasta el momento sólo dos o tres posibles casos, hasta ahora.
La entrevista
Gustavo Carrizo: ¿Ustedes han hecho una observación basada en hipótesis bastante creíbles de que existen estrellas que engullen planetas?
Carlos Saffe: Exactamente. Uno esperaría que sea un evento frecuente, tener una estrella que pueda tragar o consumir un planeta, sin embargo, las evidencias observacionales son muy difíciles de conseguir porque hay que hacer un análisis de muy alta precisión y esto tiene que ser respaldado con algunos modelos que logran explicar las observaciones.
GC: ¿Quiénes integran el equipo que ha estado realizando este trabajo?
CS: El equipo está compuesto por Matías Flores, que pertenece al ICATE y es docente de la FCEFN; por Marcelo Jaque Arancibia, Emiliano Jofré, Romina Petrucci (miembros del ICATE); Eder Martiroli, colega que pertenece al Laboratorio Nacional de Astrofísica de Brasil; y quien les habla (Carlos Saffe).
GC: ¿Cómo han llegado a la constatación de que una estrella puede consumir a un planeta?
CS: Nosotros lo que analizamos es la composición química, no tenemos una imagen directa o un video de lo que está ocurriendo. En forma indirecta lo que determinamos es la composición química y encontramos ciertos rasgos muy particulares que nos estarían indicando, justamente, que esta estrella muy probablemente tiene que haber consumido o tragado un planeta, y no un planeta cualquiera, sino uno de tipo rocoso o terrestre, como le llamamos nosotros.
GC: ¿De dónde tienen ustedes los indicios de que efectivamente hubo un planeta absorbido o consumido por una estrella?
CS: El análisis químico lo hacemos utilizando observaciones en el telescopio, tomando lo que llamamos un espectro, en el que hacemos el análisis de la composición química. Estos rasgos, que son con los que uno identifica esa estrella como una buena candidata para consumir un planeta, son básicamente tres rasgos químicos diferentes. Por un lado es un aumento muy notable en la “metalicidad”, que es algo que da una idea del contenido global en distintos metales que están contenidos en la atmósfera de la estrella. El segundo rasgo es un aumento marcado en lo que son los elementos refractarios, que son importantes porque nos estarían indicando que no ha tragado cualquier cosa sino lo que tragó es un planeta de tipo terrestre. El tercer rasgo químico corresponde a un solo elemento pero es muy particular, que es el Litio. Es así porque en el interior de las estrellas suponemos que se producen todos los elementos químicos de la tabla periódica, salvo el Litio y el Berilio. Estos últimos dos elementos, al contrario de los demás, son destruidos en el interior de las estrellas en vez de ser fabricados o creados. Normalmente, al mirar una estrella se ve muy poco o nada de Litio. Entonces, en las estrellas que tragaron un planeta hay una gran cantidad de Litio. Por lo tanto, el razonamiento es: si tiene gran cantidad de Litio, para la edad de la estrella, lo más probable es que recientemente haya adquirido ese material de algún lado. Entonces nos lleva a pensar que lo ha adquirido recientemente, hablando en tiempos astronómicos.
GC: ¿Qué planetas con esas características están en nuestro sistema solar?
CS: tenemos los planetas del sistema solar y otros miles de planetas nuevos encontrados, denominados Exoplanetas. Partiendo del sistema solar podemos hacer una gran división en lo que serían los planetas rocosos o tipo terrestres, los más cercanos al sol en este caso (Mercurio, Venus, Tierra y Marte). Por otro lado, en una clasificación más amplia, están los que se llaman los “planetas gaseosos” (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno). No descartamos un detalle interesante que, por más que esos planetas sean “gaseosos”, en el interior pueden tener un núcleo similar a los planetas rocosos.
GC: Entonces, ¿ustedes descubren que la metalicidad en las estrellas da algún indicio que ha habido un planeta que ha ingresado a su cuerpo?
CS: Claro, ha ingresado a la estrella y la composición química que nosotros analizamos es lo que llamamos de la atmósfera. Es la capa más externa de la estrella. Si hacemos una analogía y la estrella fuera una naranja, nosotros analizamos la composición química de la cáscara.
GC: ¿Qué nombre tiene la estrella?
CS: Se llama Hat P4. Esta estrella forma parte de lo que se llama un sistema binario, formado por dos estrellas que orbitan una alrededor de la otra. La separación de la estrella HAT-P-4 hasta su compañera es de varios miles de millones de kilómetros. El hecho de que HAT-P-4 perteneciera a este sistema binario nos permitió aplicar la llamada técnica diferencial, que sirve para alcanzar la mayor precisión posible en el análisis químico. Este es un requisito muy importante para detectar las menores variaciones posibles en la composición, lo que constituye un gran desafío para los estudios de hoy en día.
GC: Hay muchas pero en lo que uno puede imaginar que es el universo son relativamente pocas las que están relevadas…
CS: En realidad se conocen en este momento aproximadamente 2700 estrellas con planetas. Podemos pensar que son pocas porque al mirar las fotos de la galaxia aparecen millones de estrellas. Esto se debe a que los relevamientos que se hacen para buscar planetas consisten en una selección de, por ejemplo, mil estrellas. De esas mil, para saber si tienen planetas o no, hay que observarlas en forma continua durante muchísimo tiempo. Tenemos que repetir observaciones en las mismas estrellas durante años. Hay una cierta variación que uno espera detectar en la estrella, pero esa variación tiene que ser notable a lo largo de años. Hay otras que, con un poco de suerte, puede encontrarse en menos tiempo una variación, de un año para el otro inclusive. En otros casos la espera es de mucho tiempo para darnos cuenta de que algo está cambiando en la estrella y eso es lo que ayuda a detectar un planeta.
GC: Y entre las estrellas con planetas hay un grupo menor en el que está la estrella que ustedes estudiaron. ¿Cuántas se presume que pueden consumir planetas?
CS: Se supone que muchas, casi la mayoría. Lo que hay que pensar es cómo la estrella fabrica estos planetas, como va evolucionando ese proceso. Hay que imaginarse una estrella que acaba de nacer, una estrella muy joven y generalmente estas estrellas tienen un disco alrededor, en el que se van formando los planetas. Según las simulaciones, sería frecuente esperar que los planetas sean tragados o consumidos. Es más, puede pasar como en este caso que la estrella puede fabricar uno o varios planetas, como el caso del sol y también consumir algunos de ellos, no necesariamente todos. Eso es lo que ocurriría en el caso de la Hat p 4 que tiene un planeta detectado y adicionalmente tiene rasgos químicos que son todos compatibles con haber tragado su segundo planeta que, en este caso, sería de tipo terrestre.
GC: Cuando empiezan a trabajar en esa estrella, ¿hicieron primero un paneo de varias y encontraron esa anomalía en esta en especial?
CS: Lo que estamos buscando también es un análisis químico, pero es parte de un problema que consiste en determinar si una estrella que fabrica o crea un planeta puede llegar a cambiar o no su composición química.
GC: Es decir que la investigación era a la inversa, estaban estudiando la génesis de un planeta…
CS: Exactamente, porque este es un problema paralelo a lo de haber tragado o no. Después de estos relevamientos de búsqueda de planetas hay estrellas que tienen planetas y otras no. Lo que nosotros estudiamos es ver si hay justamente algún rasgo en la composición química que me ayude a identificar cuál y por qué puede tener un planeta y cuál no, eso mirando la composición química. Trabajando en esto, hicimos la selección de la estrella sobre la cual realizamos tres trabajos, dos de ellos publicados anteriormente y relacionados con buscar la relación entre la composición química con la creación de planetas por parte de las estrellas. En la tercera estrella que analizamos, nos encontramos con esto que fue una sorpresa ya que estábamos buscando otra cosa. La verdad es que nos pusimos muy contentos porque existen muy pocos antecedentes de esto. Los antecedentes anteriores, de los tres rasgos químicos mencionados anteriormente, se habían encontrado uno u otro, que también han sido publicados y significan resultados notorios. Para nosotros ha sido algo muy lindo que incluso nos sorprendió. Encontramos un ejemplo en el que tenemos simultáneamente los tres rasgos químicos.
GC: ¿Desde dónde y mediante qué instrumento se hicieron las observaciones?
CS: Utilizamos observaciones del telescopio Gemini, que hay dos de estas características, muy parecidos entre sí, por eso su nombre. Hay uno en el norte, en Hawai, y otro en el sur, que se encuentra en Chile. Nosotros usamos observaciones del telescopio ubicado en el norte. Gemini forma parte de un consorcio internacional en el que hay cuatro o cinco países y Argentina es uno de ellos. Eso nos habilita a los astrónomos argentinos para pedir tiempo de observación para las investigaciones que estemos llevando a cabo. Es una gran ventaja para nosotros porque el telescopio Gemini es de primera línea, y no abundan.
