El extraordinario Telescopio Espacial James Webb (JWST) con más de un año en servicio, ya ha demostrado ser un experto en mirar hacia el pasado tomando imágenes de objetos a distancias enormes. Pero un nuevo avance puede haber hecho que el poderoso instrumento actúe casi como una bola de cristal científica, mirando hacia el futuro lejano de nuestro propio Sistema Solar.

Es que el JWST observó dos planetas extrasolares, o ” exoplanetas”, que orbitan alrededor de dos estrellas muertas diferentes, o ” enanas blancas”. Los planetas no sólo se parecen mucho a los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno, sino que las enanas blancas también sirven como analogías del destino de nuestro sol. Cuando el sol se transforme en una enana blanca, el cambio probablemente destruirá los planetas del interior del sistema solar, hasta llegar a Júpiter.

“Se han descubierto muy pocos planetas alrededor de estrellas enanas blancas. Lo extraordinario de estos dos planetas candidatos es que son más similares a los planetas de nuestro sistema solar exterior en temperatura, edad, masa y separación orbital que cualquier planeta encontrado anteriormente. Esto ofrece nuestra primera oportunidad de ver cómo se ve un sistema planetario después de que muere su estrella”, explicó la astrónoma Susan Mullaly, autora principal de la investigación, que aún no ha sido revisada por pares.

Una instantánea de nuestro futuro

Los planetas fueron observados directamente por el Instrumento de Infrarrojo Medio (MIRI) del JWST mientras orbitan las enanas blancas WD 1202-232 y WD 2105-82. Uno de estos exoplanetas se encuentra a una distancia de su enana blanca anfitriona que equivale aproximadamente a 11,5 veces la distancia entre la Tierra y el sol. El otro, se encuentra más lejos de su padre estelar muerto, a una distancia de aproximadamente 34,5 veces la separación entre nuestro planeta y su estrella.

Las masas de los planetas son actualmente inciertas, y Mullaly y sus colegas estiman que son entre 1 y 7 veces las de Júpiter, el planeta más masivo del sistema solar.

Cuando el Sol agote su suministro de combustible para los procesos de fusión nuclear que tendrán lugar en su núcleo dentro de unos 5 mil millones de años, se hinchará hasta convertirse en una gigante roja. La fusión nuclear, sin embargo, continuará en sus capas exteriores.

Esto hará que esas capas externas de nuestra estrella lleguen hasta Marte, tragándose a Mercurio, Venus, la Tierra y posiblemente, el propio Planeta Rojo. Con el tiempo, estas capas exteriores se enfriarán, dejando un núcleo estelar humeante, ahora una enana blanca, rodeado por una nebulosa planetaria de materia estelar agotada.

Pronóstico planetario

Estas detecciones de exoplanetas, sin embargo, insinúan lo que podría sucederles a los planetas más allá de Marte, los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno, cuando el sol muera.

“Se espera que nuestro sol se convierta en una estrella enana blanca dentro de 5 mil millones de años. Esperamos que los planetas se desvíen hacia afuera, hacia órbitas más amplias, después de que una estrella muere. Entonces, si retrocedemos el tiempo en estos planetas candidatos, se esperaría que hubieran tenido separaciones orbitales similares a las de Júpiter y Saturno. Si somos capaces de confirmar estos planetas, proporcionarán evidencia directa de que planetas como Júpiter y Saturno pueden sobrevivir a la muerte de su estrella anfitriona”, sostuvo Mullaly.

Además, las enanas blancas en el centro de este descubrimiento están contaminadas con elementos más pesados que el hidrógeno y el helio, que los astrónomos llaman “metales”. Esto podría dar una idea de lo que sucederá con los cuerpos en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter después de que muera el sol.

“Sospechamos que los planetas gigantes causan la contaminación metálica al empujar cometas y asteroides hacia la superficie de las estrellas”, explicó Mullaly. “La existencia de estos planetas refuerza la conexión entre la contaminación metálica y los planetas. Dado que entre el 25% y el 50% de las enanas blancas presentan este tipo de contaminación, significa que los planetas gigantes son comunes alrededor de las estrellas enanas blancas”.

Como tal, cualquier asteroide que sobreviva a la muerte del sol podría verse arrojado contra su cadáver por Júpiter y Saturno. El doble descubrimiento es impresionante más allá de lo que predice para el futuro de nuestro sistema planetario; también representa simplemente un logro científico poco común.

Una rara detección directa de exoplanetas

Desde el descubrimiento de los primeros exoplanetas a mediados de los años 1990, los astrónomos han descubierto más de 5570 mundos que orbitan alrededor de estrellas fuera del sistema solar. Según la Sociedad Planetaria, hasta abril de 2020, solo se habían descubierto con imágenes directas 50 de estos exoplanetas.

Esto se debe a que cualquier luz de un planeta a distancias tan grandes generalmente se ve abrumada por la intensa luz de la estrella madre de ese planeta, lo que hace que detectar directamente un exoplaneta sea similar a avistar una luciérnaga posada en la lámpara encendida de un faro.

Como resultado, los exoplanetas generalmente se ven por el efecto que tienen sobre la luz de su estrella, ya sea causando una caída en la emisión de luz cuando cruzan o “transitan” la cara de la estrella, o a través de un movimiento de “bamboleo” creado por el planeta que tira gravitacionalmente de la estrella.

“Obtuvimos imágenes directas de estos dos exoplanetas, lo que significa que tomamos sus fotografías y estamos viendo la luz producida por el propio planeta. La mayoría de los exoplanetas que se han descubierto se han encontrado utilizando el método de tránsito o midiendo el movimiento de la estrella. Estos métodos indirectos tienden a favorecer a los planetas mucho más cercanos a la estrella. Las imágenes directas son mejores para encontrar planetas más alejados de la estrella, en separaciones orbitales más amplias”, precisó Mullaly.

Y explicó que, al detectar estos planetas directamente, el JWST ha abierto la posibilidad de estudiar más a fondo estos mundos. Los científicos ahora pueden comenzar a investigar cosas como la composición de las atmósferas de los planetas y medir directamente sus masas y temperaturas. Mullaly añadió que no todo lo que ella y su equipo descubrieron sobre estos exoplanetas era lo esperado, y que estas peculiaridades podrían cambiar la forma en que los astrónomos piensan sobre exoplanetas como estos en general.

Alternativamente, las extrañas características de los mundos objetivos podrían ofrecer pistas tentadoras en dirección a las exolunas tan buscadas. “Si se trata de planetas, entonces resulta sorprendente que no sean tan rojos en el infrarrojo medio como podríamos esperar. La cantidad de luz recogida por el JWST a 5 y 7 micrones es más brillante de lo que podríamos esperar para ambos candidatos a exoplanetas, dada su edad y su brillo a 15 micrones”, remarcó Mullaly.

Y concluyó: “Esto podría desafiar nuestra comprensión de la física y la química de las atmósferas de los exoplanetas. O tal vez signifique que hay otra fuente de luz, como una luna caliente que orbita alrededor del planeta”.