Es posible que se haya detectado por primera vez el brillo de una colisión masiva entre dos planetas gigantes.
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Los restos de la colisión podrían eventualmente enfriarse y formar un planeta completamente nuevo. Si se confirma la observación, será una oportunidad increíble para observar el nacimiento de un nuevo mundo en tiempo real y abrir una ventana a la formación de planetas.
En diciembre de 2021, los astrónomos que observaban una estrella normal similar al Sol vieron que comenzaba a parpadear. Durante unos meses, la luz visible (la luz que podemos ver con nuestros ojos) de esta estrella siguió cambiando. A veces casi desapareció, antes de recuperar su antiguo esplendor.
La estrella, situada aproximadamente a 1.800 años luz de la Tierra, recibió el identificador ASASSN-21qj, tras el estudio astronómico ASASN-SN que observó por primera vez el oscurecimiento de la estrella.
Ver estrellas atenuarse así no es raro. Generalmente se atribuye al paso de material entre la estrella y la Tierra. ASASSN-21qj podría haberse añadido a una lista cada vez mayor de observaciones similares sin la intervención de un astrónomo aficionado, Arttu Sainio.
Sainio señaló en las redes sociales que unos dos años y medio antes de que la luz de la estrella se apagara, la emisión de luz infrarroja desde su ubicación aumentó aproximadamente un 4 por ciento.
La luz infrarroja es emitida con mayor intensidad por objetos a temperaturas relativamente altas, de unos pocos cientos de grados Celsius. Esto generó preguntas: ¿estaban relacionadas estas dos observaciones y, de ser así, qué estaba sucediendo alrededor de ASASSN-21qj?
Cataclismo planetario
Al publicar nuestros hallazgos en Nature, proponemos que ambos conjuntos de observaciones podrían explicarse por una colisión cataclísmica entre dos planetas.
Se cree que los impactos gigantes, como se llaman estas colisiones, son comunes en las últimas etapas de la formación de planetas. Dictan los tamaños, composiciones y estados térmicos finales de los planetas y dan forma a las órbitas de los objetos en estos sistemas planetarios.
En nuestro sistema solar, se cree que los impactos gigantescos son responsables de la extraña inclinación de Urano, la alta densidad de Mercurio y la existencia de la Luna en la Tierra. Sin embargo, hasta ahora hemos tenido poca evidencia directa de impactos gigantescos en curso en la galaxia.
Para explicar estas observaciones, una colisión tendría que liberar más energía en las primeras horas después del impacto de la que emitiría la estrella. El material de los cuerpos en colisión habría sido sobrecalentado y derretido, vaporizado o ambas cosas.
El impacto habría formado una masa de material brillante y caliente cientos de veces más grande que los planetas originales. El brillo infrarrojo de ASASSN-21qj fue observado por el telescopio espacial WISE de la NASA. WISE solo observa la estrella aproximadamente cada 300 días y probablemente se perdió el primer destello de luz del impacto.
Sin embargo, el cuerpo planetario agrandado producido por el impacto tardará mucho tiempo, tal vez millones de años, en enfriarse y reducirse hasta convertirse en algo que podamos reconocer como un nuevo planeta.
Al principio, cuando este «cuerpo post-impacto» estaba en su punto máximo, la luz que emitía aún podía representar un porcentaje de la emisión de la estrella. Un cuerpo así podría haber producido el brillo infrarrojo que vimos.
El impacto también habría expulsado grandes nubes de escombros a una serie de órbitas diferentes alrededor de la estrella. Una fracción de estos escombros se habría vaporizado por el impacto del impacto y luego se habría condensado para formar nubes de diminutos cristales de hielo y roca.
Con el tiempo, parte de esta nube agrupada de material pasó entre ASASSN-21qj y la Tierra, bloqueando una fracción de la luz visible de la estrella y produciendo una atenuación errática.
Si nuestra interpretación de los acontecimientos es correcta, estudiar este sistema estelar podría ayudarnos a comprender un mecanismo clave de formación planetaria. Incluso con el conjunto limitado de observaciones que tenemos hasta ahora, hemos aprendido algunas cosas muy interesantes.
En primer lugar, para emitir la cantidad de energía observada, el cuerpo posterior al impacto tendría que ser cientos de veces más grande que la Tierra. Para crear un cuerpo tan grande, los planetas en colisión tendrían que tener cada uno una masa varias veces mayor que la de la Tierra, tal vez tan grande como los planetas «gigantes de hielo» Urano y Neptuno.
En segundo lugar, estimamos que la temperatura corporal posterior al impacto ronda los 700°C. Para que la temperatura fuera tan baja, los cuerpos en colisión no podían estar hechos enteramente de roca y metal.
gigantes de hielo
Las regiones exteriores de al menos uno de los planetas deben contener elementos con bajas temperaturas de ebullición, como el agua. Por tanto, creemos haber sido testigos de una colisión entre dos mundos ricos en hielo, similar a Neptuno.
El retraso observado entre la emisión de luz infrarroja y la observación de los escombros que pasan a través de la estrella sugiere que la colisión ocurrió lejos de la estrella, más lejos de lo que la Tierra está del Sol.
Un sistema así, en el que existen gigantes de hielo lejos de la estrella, se parece más a nuestro sistema solar que la mayoría de los sistemas planetarios compactos que los astrónomos suelen observar alrededor de otras estrellas.
El aspecto más interesante es que podemos seguir observando la evolución del sistema durante varias décadas y probar nuestras conclusiones. Observaciones futuras, utilizando telescopios como el JWST de la NASA, determinarán el tamaño y la composición de las partículas en la nube de escombros, identificarán la química de las capas superiores del cuerpo después del impacto y rastrearán el enfriamiento de esa masa de escombros calientes. Incluso podríamos ver emerger lunas nuevas.
Estas observaciones pueden informar nuestras teorías y ayudarnos a comprender cómo los impactos gigantescos dan forma a los sistemas planetarios. Hasta ahora, los únicos ejemplos que hemos tenido son ecos de impactos en nuestro propio sistema solar. Ahora podremos presenciar el nacimiento de un nuevo planeta en tiempo real.
Traducido por Mateus Lynniker de Alerta científica
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