experimentó cambios inusuales de luminosidad en los últimos años. NASA / JPL-Caltech
La ciencia de la caza de planetas ha despegado realmente en el siglo XXI, con el método del tránsito a la cabeza. Cuando un planeta pasa por delante de su estrella madre, en relación con nuestra línea de visión, parte de la luz de la estrella desaparece durante un breve periodo de tiempo. Estos tránsitos son un método prolífico para que los cazadores de exoplanetas busquen mundos alrededor de otras estrellas. A día de hoy, conocemos miles de estrellas con mundos a su alrededor, y la mayoría de ellos fueron descubiertos mediante tránsitos.
Cuando se diseña una misión optimizada para buscar planetas, se espera que la técnica vaya a descubrir algunas rarezas. Pero nada preparó a los astrónomos para el bicho raro que es la estrella de Tabby, cuyo flujo se atenúa enormemente, sin ninguna señal que se repita con regularidad. Tras años de especulaciones que implican escenarios que van desde tormentas de cometas hasta megaestructuras alienígenas, los científicos han resuelto por fin el misterio. El polvo, de una forma totalmente nueva, parece ser el culpable.
de la estrella de Tabby: KIC 8462852. No muestran evidencia de muchas de las explicaciones naturales para las caídas de flujo observadas. En el infrarrojo: IPAC/NASA (2MASS), a la izquierda; Ultravioleta: STScI (GALEX), a la derecha
La misión Kepler de la NASA cambió las reglas del juego, al estudiar más de 100.000 estrellas durante un período de muchos años. De los cientos de miles de estrellas que la nave espacial Kepler de la NASA observó, una destaca como la más inusual. KIC 8462852, conocida coloquialmente como la estrella de Tabby/Boyajian (por la descubridora de su interesante comportamiento, Tabetha Boyajian) o la estrella WTF? (por dónde está el flujo) tiene una combinación de propiedades que la hacen única. Al mismo tiempo:
- exhibe enormes caídas en su flujo, hasta un 22% (mientras que la mayoría de los planetas causan caídas del <1%),
- se desvanece lentamente en escalas de tiempo de décadas con eventos ocasionales de brillo (lo que no se conoce de ninguna otra estrella similar),
- donde el brillo general fluctúa alrededor de las caídas (en lugar de la suave disminución y aumento que se observa en los planetas),
- pero sin emisión infrarroja (que todas las demás estrellas con grandes caídas de flujo poseen).
Esto creaba un enorme rompecabezas.
se ha tomado una imagen, pero el instrumento de imagen infrarroja de última generación diseñado para las imágenes de discos de exoplanetas es SPHERE, que obtiene rutinariamente resoluciones de ~10″, o menos de 0,003 grados por píxel. KIC 8462852 no tiene estas propiedades ni esta emisión infrarroja. Colaboración SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) / Arthur Vigan
No podrían ser planetas, porque ningún planeta es tan grande como para bloquear tanta luz de su estrella. Incluso si se imagina un planeta con un enorme sistema de anillos, como un súper Saturno, esas caídas de flujo serían tanto periódicas como mostrarían un patrón suave con una meseta. Esto contradice los datos disponibles.
que rodean al joven planeta gigante o enana marrón J1407b. Los mundos con sistemas anillados extraordinarios podrían producir grandes caídas de flujo, pero esas caídas serían periódicas y contendrían un componente de tipo planetario, que no se observa. Ron Miller
Podría tratarse de una estrella muy joven, con planetesimales, un disco protoplanetario y un entorno extremadamente polvoriento. Hemos visto estrellas con grandes caídas de flujo a su alrededor, y todas han caído en esta categoría.
Pero la estrella de Boyajian es demasiado vieja para tener un disco protoplanetario: muchos cientos de millones de años más. Además, lo más importante es que no presenta la emisión de flujo infrarrojo que debería tener una estrella con un disco protoplanetario. Por ello, la estrella recibió originalmente el nombre de «WTF?» (¿dónde está el flujo?).
un disco protoplanetario. Hay muchas propiedades desconocidas acerca de los discos protoplanetarios alrededor de las estrellas similares al Sol, pero todos exhiben radiación infrarroja. La estrella de Tabby no tiene ninguna. ESO/L. Calçada
Podría tratarse de una serie de eventos cometarios, en los que se emiten grandes cantidades de polvo que se levantan al caer sobre la parte interna del sistema solar en cuestión. Esto podría, como se demostró hace relativamente poco, explicar las caídas de flujo a corto plazo que se han visto.
cerca de la nuestra, llamada Eta Corvi. El escenario del cometa es una de las explicaciones para el oscurecimiento alrededor de la estrella de Tabby, una que un espectro astronómico de alta calidad ha descartado ahora. NASA / JPL-Caltech
Pero hay otro fenómeno que esta solución propuesta no puede explicar: el oscurecimiento a largo plazo de la estrella. Esta estrella no se llama «estrella de Tabby» o «estrella de Boyajian» porque haya sido descubierta por esa científica en particular; sólo porque ella dirigió la investigación científica relativa al interesante e importante nuevo comportamiento.
Pero esta estrella se conoce desde hace más de un siglo, y las observaciones indican un desvanecimiento a largo plazo, que este modelo no puede explicar. El polvo cometario se desprende en escalas de tiempo de meses; se necesitaría un bombardeo casi continuo de cometas para mantener un flujo reducido en la escala de tiempo de más de un siglo. Se necesitarían muchos cometas en una órbita similar, algo que no sabemos cómo obtener.
con otras dos estrellas cuyo flujo no ha cambiado. Bradley E. Schaefer, vía http://arxiv.org/abs/1601.03256
Entonces, ¿qué posibles explicaciones quedaban? Una idea popular que se avanzó fue la de las megaestructuras alienígenas: que una civilización muy por delante de la humanidad, tecnológicamente, estaba construyendo un aparato que periódicamente (o aperiódicamente) bloqueaba un gran porcentaje de la luz de la estrella. A medida que la estructura se iba completando, aumentaba la cantidad de luz bloqueada. A lo largo del último siglo, el hecho de que la luz de esta estrella se haya atenuado en una cantidad tan significativa podría explicarse por un avance en el grado de compleción de la estructura.
Es una idea convincente, aunque fuera de lugar.
megaestructura que aún no está completa, y que podría ser potencialmente detectable por la nave espacial Gaia. Sin embargo, eso no es lo que está ocurriendo alrededor de KIC 8462852. Las pruebas espectrales lo descartan. Kevin McGill / flickr
Pero gracias a una miríada de observaciones de seguimiento, sabemos que está mal. ¿La razón? Un objeto como una megaestructura alienígena sería completamente opaco a la luz: sería incapaz de atravesarla. Esto es igualmente cierto en el caso de planetas, lunas o cualquier otro objeto «sólido» que se pueda imaginar.
A partir de más de 19.000 imágenes tomadas en los últimos tres años, en cuatro bandas de longitud de onda diferentes, desde la luz azul hasta la luz infrarroja, hemos aprendido que la luz azul se bloquea preferentemente en todos los eventos de oscurecimiento: desde las caídas de flujo a corto plazo hasta el desvanecimiento a largo plazo de la estrella. Hay una cosa conocida que puede hacer que la luz más azul sea bloqueada mientras que la luz más roja se transmite preferentemente: las partículas de polvo que descienden hasta un tamaño mínimo.
glóbulo Bok rico en polvo, Barnard 68. La luz infrarroja no se bloquea tanto, ya que los granos de polvo de menor tamaño son demasiado pequeños para interactuar con la luz de longitud de onda larga. ESO
Por lo tanto, debe ser polvo. Lo que sea que esté causando las caídas de flujo, así como lo que esté causando el desvanecimiento a largo plazo, debe tener ambos un origen polvoriento. Las caídas de Kepler y el «oscurecimiento secular» son causados por el mismo fenómeno. Según el nuevo artículo:
Esta extinción cromática implica tamaños de partículas de polvo que descienden hasta ~0,1 micras, lo que sugiere que este polvo será rápidamente arrastrado por la presión de la radiación estelar, por lo que las nubes de polvo deben haberse formado en meses. Las observaciones infrarrojas modernas se tomaron en un momento en el que había al menos un 12,4% ± 1,3% de cobertura de polvo (como parte del oscurecimiento secular), y esto es consistente con un oscurecimiento originado en el polvo circunestelar.
Aquí es donde apuntan las pruebas: al polvo. Pero esto sigue siendo un poco misterioso.
una estrella, superpuesta con datos recientes de Tabetha Boyajian (2018, vía Twitter) que muestran algunas caídas de flujo recientes. El polvo podría no estar en la superficie de la estrella, como se ilustra aquí. KIC 8462852, una estrella de clase F, es demasiado caliente para que esto sea plausible. T. Boyajian / Twitter
Después de todo, la estrella de Boyajian es una combinación de cosas que no esperaríamos encontrar juntas.
- Es consistente con tener una gran cantidad de polvo circunestelar, lo que normalmente indica una estrella extremadamente joven aún en las etapas de formación.
- La propia estrella es más brillante, más caliente y más masiva que el Sol: emite más de cuatro veces la cantidad de luz que emite nuestro Sol.
- La estrella es vieja: cientos de millones de años, ardiendo de forma estable en la secuencia principal según todos los indicios.
En otras palabras, el polvo que vemos debería durar sólo meses dadas las propiedades de la propia estrella. Debe haber alguna forma de que la estrella reponga su polvo. Por lo que sabemos, hay dos posibilidades que tienen sentido: o bien hay un anillo de polvo externo que tiene densas nubes de polvo en él o eventos de bombardeo infalible, o bien hay algo externo a la estrella que lleva a este bloqueo de la luz estelar.
los restos de polvo deberían existir alrededor de esta estrella. Si es así, es increíblemente serendípico que el plano esté tan perfectamente alineado con nuestra línea de visión, un hecho notable e improbable si es cierto. Incluso si las probabilidades son tan grandes como el 1%, sería un rompecabezas que no hayamos visto otras estrellas similares (el 99%) sin tal alineación. NASA / JPL-Caltech
La disminución del brillo que se ha observado desde 1890 parece continuar hasta los datos actuales de 2018, pero no es constante. Además, se observan bajadas de largo periodo que duran meses, y bajadas más cortas que duran un día o menos superpuestas. Sin duda, se debe a las partículas de polvo, de hasta unos 100 nanómetros de tamaño. La relación de cómo se atenúa la luz en diferentes longitudes de onda/colores lo demuestra y descarta otras hipótesis.
¿Pero de dónde viene ese polvo? Para ayudar a acotar esto, los científicos involucrados calcularon cuánto polvo debe estar involucrado para explicar los últimos 100+ años de eventos de oscurecimiento y decaimiento. Para lo que está meramente en el plano de tránsito definido sólo por nuestro punto de vista, necesitamos tener una cantidad de polvo igual a aproximadamente la masa de la Luna.
considerada para explicar la estrella de Tabby. En cambio, una serie de objetos similares a cometas de largo período con halos de polvo masivos podría causar estas caídas de flujo temporales y transitorias, pero debe existir una cantidad muy grande de masa, que no esté en forma de objetos opacos, para hacerlo. NASA/JPL-Caltech
Pero podría haber mucho más. Investigadores anteriores también han sugerido que podría haber una gran cantidad de polvo interestelar más distante, lo que apoyan los datos.
Esto podría sustituir o sumarse a la presencia del polvo circunestelar. En cuanto a un disco de material alrededor de la estrella, el disco es un mínimo. Podría haber una gran cantidad de polvo que no sólo está en el plano que observamos, sino también fuera de él: en un halo quizás. Simplemente no lo sabemos, pero sí sabemos que si existe, no puede estar tan cerca como para emitir radiación infrarroja. También los cometas deberían crear radiación infrarroja; el telescopio espacial James Webb debería poder decir, cuando se producen las caídas de flujo, si la hipótesis del cometa está dentro o fuera.
o los planetas que lo orbitan cerca emitirían radiación infrarroja, donde no se ve ninguna. Sin embargo, si hay un anillo de polvo (o halo) más alejado, eso podría explicar estas observaciones. ESA, NASA y L. Calcada (ESO para STScI)
Y, por último, hay una curiosa explicación candidata que se ha propuesto: este polvo podría ser el resultado de un caso de indigestión estelar.
Si un planeta gigante gaseoso -digamos, del tamaño de Urano- fuera devorado por esta estrella, podría ser el culpable. Una inspiración de un planeta o una serie de cuerpos planetarios hace mucho tiempo, tal vez siglos o incluso muchos milenios, podría haber causado un brillo temporal, del que la estrella está volviendo ahora a su estado original y estable. Los descensos de flujo que observamos, por tanto, podrían deberse a restos planetarios de una perturbación anterior, o a la evaporación y desgasificación de cuerpos más pequeños.
Júpiter está tan cerca de su anfitrión que su atmósfera está siendo hervida en el espacio. Si un gigante gaseoso fue tragado recientemente por KIC 8462852, podría estar «eructando» partículas de polvo que podrían causar el oscurecimiento observado. NASA / GSFC
Independientemente del mecanismo en cuestión, podemos estar seguros de una conclusión: la razón del oscurecimiento de la estrella de Boyajian se debe al polvo. Se trata de polvo normal y particulado, que contiene partículas de hasta unos 100 nanómetros, es decir, más pequeñas que la longitud de onda de la luz visible. El mismo polvo que provoca bajadas cortas, de un día o menos, también provoca bajadas que duran muchos meses, y también causa el declive que ha durado más de un siglo. Todo se debe al polvo normal y corriente.
La gran pregunta abierta que queda ahora es ¿de dónde viene este polvo? No es porque la estrella es joven o aún se está formando, y hay increíbles limitaciones para que la estrella tenga una compañera invisible. No puede provenir todo del polvo interestelar. ¿Fue devorado un planeta? ¿Hay algo aún más inusual en marcha? La única manera de saberlo será con más -y mejor- ciencia sobre este objeto. Pero una cosa es segura: aunque existan megaestructuras alienígenas en algún lugar, no están aquí.