NeoFronteras

Deducen de enanas blancas contaminadas la composición de los exoplanetas que una vez las orbitaron.

Conocemos miles de mundos que no podemos ver y, por tanto, que no podemos analizar. Sabemos sus parámetros orbitales y sus masas en el mejor de los casos, pero nada más.

Es difícil saber de qué están hechos exactamente estos planetas o si alguno se parece a la Tierra. Solamente de algunos planetas gaseosos gigantes hemos logrado atisbar en un espectro la presencia de algún elemento químico. Pero este tipo de planetas son menos interesantes porque no parece que puedan albergar vida.

Aunque al final se lance el James Webb este diciembre (si es que ese evento ocurre), solo podremos ver con él unos pocos exoplanetas que estén muy cerca de nosotros. De momento parece que los políticos no están interesados en aprobar la construcción de un gran telescopio espacial como el LUVOIR de 15 metros de diámetro y posiblemente haya que conformarse con una versión 8 metros o menos. Así que es muy probable que en las próximas décadas no podamos llegar a ver un planeta rocoso en la zona de habitabilidad de su estrella.

Por tanto, habrá que usar otros métodos para intentar saber cómo son los planetas de tipo rocoso que hay en otros sistemas. Podemos conformarnos con modelos o, mejor aún, tener alguna medida de algún tipo.

Esto último es precisamente lo que han hecho el astrofísico Siyi Xu (NOIRLab) y el geólogo Keith Putirka (Universidad Estatal de California en Fresno). Estos investigadores se han fijado en las estrellas enanas blancas que han sido contaminadas por los planetas que han caído en ellas. En estos casos es mucho más fácil obtener espectros y deducir la composición mineralógica de esos planetas rocosos que tuvieron una existencia previa y que tuvieron la mala suerte de desaparecer.

Después de estudiar la composición química de algunas de estas enanas blancas «contaminadas», llegaron a la conclusión de que la mayoría de los planetas rocosos que orbitan las estrellas cercanas son más diversos y exóticos de lo que se pensaba anteriormente. Estos planetas poseerían tipos de rocas que no se encuentran en ningún lugar de nuestro Sistema Solar.

El estudio se basó en analizar las atmósferas de lo que se conoce como enanas blancas contaminadas. Estos son los núcleos densos y colapsados de estrellas que alguna vez fueron estrellas similares al Sol y que pasaron por la fase de gigante roja, quedando finalmente el núcleo estelar. Para que se contaminen debe de haber caído material ajeno de planetas que la circundaban o de, al menos, asteroides u otros cuerpos rocosos.

La idea era buscar elementos en estas atmósferas que no estarían en enanas blancas sin «contaminar», básicamente cualquier cosa que no sea hidrógeno o helio. Sabiendo qué elementos son, se puede deducir la composición de los cuerpos que cayeron a la estrella.

Así que observaron 23 enanas blancas contaminadas, todas a unos 650 años luz o menos del Sol. En ellas habían medido con precisión calcio, silicio, magnesio e hierro utilizando el Observatorio Keck en Hawai, el Telescopio Espacial Hubble, y otros observatorios. Luego, los científicos usaron las abundancias medidas de esos elementos para reconstruir los minerales y rocas que se formarían a partir de ellos.

Descubrieron que estas enanas blancas tienen una gama de composiciones mucho más amplia que cualquiera de los planetas interiores de nuestro Sistema Solar, lo que sugiere que sus planetas tenían una variedad más amplia de tipos de rocas. De hecho, algunas de las composiciones son tan inusuales que estos investigadores tuvieron que inventarse nuevos nombres, como piroxenitas de cuarzo o dunitas de periclasa, para clasificar los nuevos tipos de rocas que debían de haber existido en esos planetas.

«Si bien algunos exoplanetas que alguna vez orbitaron enanas blancas contaminadas parecen similares a la Tierra, la mayoría tiene tipos de rocas que son exóticas para nuestro Sistema Solar. No tienen contrapartidas directas en el Sistema Solar», dice Xu.

Putirka describe lo que estos nuevos tipos de rocas podrían significar para los mundos rocosos a los que pertenecen: «Algunos de los tipos de rocas que vemos en los datos de la enana blanca se disolverían más en agua que las rocas en la Tierra y podrían afectar a la forma en que se desarrollan los océanos. Algunos tipos de rocas pueden derretirse a temperaturas mucho más bajas y producir una corteza más gruesa que las rocas terrestres, y algunos tipos de rocas pueden ser más débiles, lo que podría facilitar el desarrollo de la tectónica de placas».

En estudios anteriores de enanas blancas contaminadas se habían encontrado elementos de cuerpos rocosos, como calcio, aluminio o litio. Sin embargo, Putirka y Xu explican que esos son elementos menores que típicamente constituyen una pequeña parte de las rocas terrestres y que son necesarias las mediciones de los elementos principales que conforman una gran parte de las rocas terrestres (como el silicio) para saber realmente qué tipos de rocas habrían existido en esos planetas.

Afirman que los altos niveles de magnesio y los bajos niveles de silicio medidos en las atmósferas de estas enanas blancas sugieren que los escombros rocosos detectados probablemente provenían del interior de los planetas, del manto, no de su corteza.

Algunos estudios previos de enanas blancas contaminadas informaron de pistas que indicaban la existencia de una corteza continental en los planetas rocosos que alguna vez orbitaron estas estrellas, pero Putirka y Xu no encontraron pruebas de rocas de este tipo. Sin embargo, las observaciones no descartan que los planetas tuvieran corteza continental u otros tipos de corteza. Putirka cree que si existen rocas de lo que una vez fuera una corteza planetaria, no la pueden ver. Según él, esto probablemente se deba a que este tipo de roca estaría presente en una fracción demasiado pequeña para ser medida en comparación con la masa de otros componentes planetarios como el núcleo o el manto.

Putirka y Xu han llegado a una nueva nomenclatura de minerales para los exoplanetas rocosos. Los métodos de clasificación de rocas normales se basan en el hecho de que el olivino y el ortopiroxeno son los minerales dominantes en el manto de la Tierra y en los mantos de otros planetas de tipo rocosos de nuestro Sistema Solar. Sin embargo, en muchos exoplanetas el olivino podría estar ausente y el cuarzo presente. O bien puede ocurrir que el ortopiroxeno esté ausente y la periclasa presente.

En la nueva nomenclatura de clasificación propuesta por Putirka y Xu se incluyen «piroxenitas de cuarzo», que tienen más del 10% de cada de ortopiroxeno, clinopiroxeno y cuarzo; «ortopiroxenitas de cuarzo», que tienen más del 10% de ortopiroxeno y cuarzo, y menos del 10% de clinopiroxeno; «dunitas de periclasa», que tienen más del 10% de cada de periclasa y olivina y menos del 10% de clinopiroxeno; «wehrlites de periclasa», que contienen más del 10% de periclasa, olivino y clinopiroxeno; y «clinopiroxenitas de periclasa», que tienen menos del 10% de olivino y más del 10% de cada de periclasa y clinopiroxeno.

No está mal haber deducido, groso modo, de qué estaban hechos algunos exoplanetas de tipo rocoso que una vez orbitaban su propia estrella.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Ilustración: T. Pyle/JPL-Caltech/NASA Ames.