Los astrónomos investigan las enanas blancas: qué son y cómo devoran restos de planetas a su alrededor

Las enanas blancas devoran restos planetarios a una velocidad que podría ser mucho mayor de la calculada hasta ahora, según un estudio de la Universidad de Michigan y la Universidad de Colorado Boulder publicado en The Astrophysical Journal.

Si esa corrección se confirma, los sistemas planetarios remanentes alrededor de estas estrellas muertas serían más abundantes y más activos de lo que sugerían las mediciones previas.

Las enanas blancas son los restos que deja una estrella de masa baja o intermedia —como el Sol— cuando agota el combustible en su núcleo y pierde sus capas externas, hasta colapsar y quedar reducida a un remanente extremadamente denso.

Ese núcleo tiene un tamaño aproximado al de la Tierra, pero conserva una masa comparable a la solar. Como ya no genera energía por fusión nuclear, brilla por el calor residual que emite y se enfría de forma gradual a lo largo de miles de millones de años.

Este tipo de objeto estelar es una de las etapas finales en la vida de muchas estrellas del universo.

Volviendo al estudio, los científicos creen que el hallazgo obliga a revisar cuántos cometas, asteroides o fragmentos planetarios sobreviven alrededor de una enana blanca y cómo terminan cayendo sobre su superficie.

Las enanas blancas llevan más de un siglo bajo observación astronómica, aunque muchas son demasiado tenues o lejanas para verse a simple vista.

La contaminación metálica aparece en hasta la mitad de las enanas blancas

La llamada contaminación de enanas blancas consiste en la presencia de elementos pesados en sus capas externas.

El estudio indica que se han observado más de 1.700 enanas blancas con fotosferas contaminadas por metales, y que hasta 50 % de estos objetos podría presentar ese fenómeno.

Ese porcentaje es uno de los puntos de partida del nuevo trabajo. Como las enanas blancas son extremadamente densas y los elementos pesados deberían hundirse con rapidez, encontrar contaminación en cerca de la mitad de los casos implica que la caída de material desde el entorno debe ser constante y apreciable.

Dang Pham, investigador posdoctoral de la Universidad de Colorado Boulder y coautor del estudio, lo resumió con una comparación citada por el medio: “Es como recorrer todas las bañeras de Estados Unidos y encontrar una barra de metal flotando en la mitad”. La imagen apunta al mismo problema físico: si el metal no deja de hundirse, algo tiene que reponerlo.

Aster Taylor, investigadora del Departamento de Astronomía de la Universidad de Michigan, dijo que esto sugiere que “puede haber bastante más contaminación en las enanas blancas de la que hemos medido hasta ahora, y que los restos de sistemas planetarios podrían ser todavía más comunes alrededor de estas estrellas muertas”.

También añadió: “Y eso nos está diciendo que los sistemas planetarios siguen siendo bastante activos incluso después de la muerte de su estrella anfitriona”.

Los campos magnéticos concentrarían el material en polos estrechos

El modelo se centra en el papel de los campos magnéticos. Pham, Taylor y Tim Cunningham, del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, analizaron cómo esos campos desvían el flujo entrante y lo concentran en pequeñas regiones cercanas a los polos magnéticos de la enana blanca.

Esa geometría cambia la interpretación de las observaciones. Si el material no cae repartido por toda la superficie, sino canalizado en dos manchas estrechas, la cantidad real que entra en la estrella debe ser mucho mayor para producir la misma señal espectroscópica que hoy se interpreta como una contaminación uniforme.

Pham comparó ese proceso con las auroras terrestres: “Es en realidad un proceso muy parecido al de las auroras en la Tierra. El Sol envía partículas cargadas a la Tierra, siguen las líneas del campo magnético y luego forman una mancha en la atmósfera terrestre, que es la aurora”.

Y agregó: “En la enana blanca, en lugar de materiales que vienen del Sol, se reciben materiales del sistema planetario. Básicamente estamos calculando el tamaño de las auroras en las enanas blancas”.

El manuscrito detalla que el polvo de un disco de escombros no suele acoplarse directamente al campo magnético, pero sí el gas en que ese polvo se transforma al sublimarse.

Desde ese punto, el flujo puede ser guiado hacia la estrella. El estudio concluye que incluso campos magnéticos de apenas 1 kG podrían bastar para producir esa acreción canalizada.

La investigación añade un segundo problema. Si la tasa real de acreción es varias veces más alta de lo inferido, entonces los reservorios de material alrededor de la enana blanca tendrían que ser mucho más masivos.

Taylor dijo que existe cierto margen de ajuste en las estimaciones previas, pero que un factor de 100 sigue siendo difícil de absorber sin revisar las calibraciones del campo.

Los autores sostienen que esto puede afectar las hipótesis sobre el origen de los cuerpos que alimentan la contaminación, desde discos de escombros hasta reservas más distantes de pequeños objetos.

También advierten que las tasas de acreción deducidas a partir de líneas metálicas en la atmósfera podrían estar subestimadas por varios órdenes de magnitud si la contaminación ocupa solo una fracción reducida de la superficie visible.

El trabajo menciona dos enanas blancas ya registradas cuyas observaciones parecen compatibles con esta idea, aunque Taylor aclaró al medio que detectar directamente esas manchas con la tecnología actual es muy difícil.

“Como mínimo, creo que esto nos dice que tenemos que actualizar nuestras calibraciones sobre cuántos objetos esperamos que haya ahí fuera y cómo esperamos que se desarrollen las dinámicas”, afirmó.