Estrellas binarias crean una ‘zona de peligro’ que expulsa planetas

Es la conclusión de un nuevo estudio de la Universidad de Washington

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Ciertos sistemas estelares binarios de corto período expulsan planetas circumbinarios alojados en determinadas órbitas, por efecto de la evolución de las estrellas anfitrionas.

Es la conclusión de un nuevo estudio de la Universidad de Washington, que significa también que dichos sistemas estelares binarios son un lugar pobre para apuntar telescopios en busca de planetas habitables y vida más allá de la Tierra.

Hay varios tipos diferentes de estrellas binarias, como los binarios visuales y espectroscópicos, llamados así por la forma en que los astrónomos pueden observarlos. En un artículo aceptado para su publicación en Astrophysical Journal, el autor principal David Fleming, un estudiante de doctorado de astronomía de UW, estudia binarios eclipsantes, o aquellos en los que el plano orbital está tan cerca de la línea de visión que ambas estrellas se cruzan una frente a la otra.

Cuando los binarios eclipsantes se orbitan entre sí, dentro de unos 10 días o menos, Fleming y sus coautores se preguntaban, ¿las mareas -las fuerzas gravitatorias que ejerce cada una sobre la otra- tienen “consecuencias dinámicas” para el sistema estelar?

“Eso es en realidad lo que encontramos” usando simulaciones por computadora, dijo Fleming en un comunicado. “Las fuerzas de marea transportan el momento angular desde las rotaciones estelares a las órbitas. Reducen la velocidad de las rotaciones estelares, expandiendo el período orbital”.

Esta transferencia de momento angular hace que las órbitas no solo se agranden sino también se circularicen. Y a lo largo de escalas de tiempo muy largas, los giros de las dos estrellas también se sincronizan, como la luna con la Tierra, con cada uno siempre mostrando la misma cara a la otra.

La órbita estelar en expansión “envuelve los planetas que originalmente eran seguros y son expulsados del sistema”, dijo Rory Barnes, profesor asistente de astronomía de la UW y coautor del artículo. Y la eyección de un planeta de esta manera puede perturbar las órbitas de otros mundos en órbita en una especie de efecto de cascada, y finalmente expulsarlos del sistema.

REGIÓN DE INESTABILIDAD

Hacer las cosas aún más difíciles para los planetas circumbinarios es lo que los astrónomos llaman una “región de inestabilidad” creada por los tirones gravitacionales competitivos de las dos estrellas.

“Hay una región que no se puede cruzar: si se ingresa allí, se lo expulsa del sistema”, dijo Fleming. “Hemos confirmado esto en simulaciones, y muchos otros también han estudiado la región”.

Esto se conoce como el “límite de estabilidad dinámica”. Se mueve hacia afuera a medida que aumenta la órbita estelar, envolviendo a los planetas y volviendo inestables sus órbitas, y finalmente expulsándolas del sistema.

Otra característica intrigante de tales sistemas binarios, detectada por otros a través de los años, dijo Fleming, es que los planetas tienden a orbitar fuera de este límite de estabilidad, para “acumularse allí”. Cómo los planetas llegan a la región no se conoce completamente; pueden formarse allí, o pueden migrar hacia adentro desde más lejos en el sistema.

Aplicando su modelo a sistemas conocidos de estrellas binarias de período corto, Fleming y sus coautores descubrieron que esta evolución estelar de marea den estrellas binarias elimina al menos un planeta en el 87 por ciento de los sistemas circumbinarios multiplaneta, y con frecuencia más. E incluso esta es una estimación conservadora; Barnes dijo que el número puede ser tan alto como 99 por ciento.

Los investigadores han bautizado el proceso Stellar Tidal Evolution Eyection of Planets (STEEP). Las detecciones futuras, “o no detecciones”, de circumbinarias alrededor de estrellas binarias de período corto, escriben los autores, “proporcionarán la mejor prueba de observación indirecta del proceso STEEP”.

El sistema estelar binario de período más corto en torno al cual se descubrió un planeta circumbinario fue Kepler 47, con un período de aproximadamente 7,45 días. Los coautores sugieren que los estudios futuros que buscan encontrar y estudiar planetas posiblemente habitables alrededor de estrellas binarias a corto plazo deberían centrarse en aquellos con períodos orbitales más largos de aproximadamente 7,5 días.

En cuanto a la habitabilidad y la búsqueda de vida, Fleming dijo que los planetas que orbitan binarios eclipsantes de periodo corto podrían ser objetivos atractivos para un estudio más detallado, con su ángulo frontal mostrando eclipses, y más, para el espectador distante.

“Pero este mecanismo tiende a matarlos”, agregó. “Entonces, no es un buen lugar para mirar”.

/psg