La Terra podria ésser empassada pel Sol d’ací a 6.000 milions d’anys… i què? L’exemple de KOI 55.01 i KOI 55.02

Aproximadament d’ací a uns 6.000 milions d’anys, el Sol haurà esdevingut un gegant vermell. L’expansió de l’estel podria fer-li arribar a un diàmetre de 150 milons de quilòmetres, més de 1000 vegades el valor actual. Això implicaria, és clar, que Mercuri i Venus i, probablement, la Terra, hi quedarien a dins. Que la Terra acabi dins del Sol és, però, matèria de debat. D’una banda, el Sol, en aquest procés, pateix una pèrdua de massa, de forma que per aquest efecte, l’òrbita de la Terra pujaria. De l’altra, la interacció de la Terra amb l’atmosfera exterior del Sol faria baixar l’òrbita. Comptat i debatut, el més probable, amb el coneixement actual, és que la Terra acabi dins del Sol. Bé, i què? Parlem d’un futur molt remot. Sempre m’ha resultat francament ridícules les preocupacions d’una certa ciència-ficció pel destí de la humanitat civilitzada. O la singularitat tecnològica ens ha convertit en una forma de vida transgalàctica, o ens hem extingit en qüestió d’uns no tants milers d’anys. Des del punt de mira de la biosfera, l’evolució del Sol serà incompatible amb les formes fanerozoiques d’ací a uns 800 milions d’anys. L’efecte de la caiguda de la Terra en el Sol acabarà per esterilitzar les poques formes de vida que hi poguessen restar. Però, i el planeta? Suposarà això la destrucció del planeta? Bé, ni així la Terra seria del tot destruïda. Un bon exemple el tenim en dos planetes descrits en un article de Nature de la setmana passada.

La missió Kepler anuncia la descoberta de dos planetes de dimensions similars a la Terra al voltant de l’estel KIC 05807616/KOI 55

L’observatori espacial Kepler s’adreça a un camp de l’esfera celeste relativament restringit, entre les constel·lacions del Cigne i de la Llira, en una regió solcada alhora per la Via Làctia. El Catàleg d’Entrada de Kepler (Kepler Input Catalogue, KIC) inclou uns 145.000 estels. Cada estel rep una designació, segons les seves coordenades. Un d’aquests estels, per exemple, rep la denominació interna de KIC 05807616. Durant més de 3 anys, Kepler té la missió de prendre mesures de tots aquests estels per si detecta oscil·lacions potencialment atribuïbles a la presència de planetes. Quan un d’aquests membres del KIC mostra una d’aquesta oscil·lacions, esdevé un “Objecte d’Interès per a Kepler” (Kepler Object of Interest, KOI), i rep una numeració seqüencial. Ha estat el cas de l’estel KIC 05807616, redenominat doncs KOI 55.

La revista Nature publicava la setmana passada un article de S. Charpinet et al. sobre el sistema planetari de KOI 55. L’article postula l’existència de dos planetes, amb dimensions molt similars a les de la Terra i Venus. És la primera vegada que les observacions de Kepler detecten planetes tan petits.

És cert que KOI 55 és avui dia un estel en vies de compactació, un subnan blanc B calent. En estels compactats (o degenerats) com púlsars ha estat possible la detecció de planetes fins i tot més petits que Mart. Però en tot cas, la descoberta és notable.

KOI 55.01 orbita al voltant del nan blanc amb un període de 20745 segons (5 hores i tres quarts). Es troba a una distància de l’estel KOI 55 de 9,0•108 metres (0,0060 unitats astronòmiques, on 1 unitat astronòmica és igual a la distància mitjana entre el Sol i la Terra).

KOI 55.02 orbita al voltant del nan blanc amb un període de 29625 segons (8 hores i un quart). Es troba a una distància de l’estel KOI 55 de 1,1•109 metres (0,0076 unitats astronòmiques).

Recordem que el nostre Mercuri orbita el Sol a distàncies molt superiors (0,387 unitats astronòmiques). Però si KOI 55 no tingués planetes tan grans (de dimensions similars a la Terra i Venus) en òrbites tan tancades, la tecnologia de Kepler no els hauria pogut detectar. Encara hi ha un bon biaix de detecció en les actuals tecnologies de recerca exoplanetària.

Sí que és més remarcable el fet que dos planetes tan grans es trobin a tan poca distància orbital l’un de l’altre.

La supervivència de planetes en l’interior de gegants vermells

Segons dades de l’Enciclopèdia de Planetes Extrasolars, disposem actualment d’una llista de 708 planetes extrasolars més o menys confirmats. Entre aquests 700 planetes n’hi ha de tota mena, al voltant d’estels de tota mena i amb valors orbitals de tota mena, per bé que hi ha un biaix de detecció en favor dels planetes més grans, els estels més petits i les òrbites planetàries més tancades. Si ens miressim el nostre Sistema Solar amb les eines que tenim a la nostra disposició des d’una distància d’unes desenes d’anys-llum, tan sols detectaríem Júpiter i, amb sort, també Saturn.

A aquesta llista de 700 planetes extrasolars, hauríem de sumar la llista de nans bruns, objectes sub-estel·lars de dimensions superiors. En aquestes llistes apareixen planetes i nans bruns a òrbites tancades al voltant d’estels que han estat gegants vermells i que avui transiten cap a la categoria de nans blancs. Històricament, hom hauria suposat que l’origen d’aquests planetes i nans bruns seria secundari. És a dir, que haurien estat atrapats gravitatòriament pel nan blanc després d’haver passat per l’estadi de gegant vermell. Al capdavall, com s’ho faria un planeta o un nan bru per sobreviure a 0,1 unitats astronòmiques del centre gravitatori d’un gegant vermell de més de 1-2 unitats astronòmiques de radi?

Però la idea d’un nan blanc o d’un pulsar capturant gravitatòriament planetes perduts per l’espai interestel·lar no és gaire plausible. Així doncs, cal suposar que aquests planetes van sobreviure a l’estadi de gegant vermell del seu estel parental.

Fins ara, tan sols s’havien detectat en aquesta situació o planetes gegants de dimensions similars a les de Júpiter o, ja directament, nans bruns de més de 10 masses jovianes. KOI 55.01 i KOI 55.02 són, com ja hem dit, de dimensions similars a la Terra. Cal suposar que tots dos planetes van sobreviure a una “immersió profunda” dins de l’estel KOI 55 quan aquest era un gegant vermell. Van emergir de la superfície posteriorment, quan KOI 55 assolí l’estat actual de subnan B.

Quina rellevància té això per al futur de la Terra?

Una rellevància relativa, caldria respondre. KOI 55.01 i KOI 55.02 tenen ara una massa similar a la de la Terra. Però, i originalment? Charpinet et al. creuen que aquests dos planetes eren originàriament de dimensions similars a les de Júpiter. En els estadis inicials de l’evolució de KOI 55 haurien caigut orbitalment per esdevindre allò que s’entén com a “Júpiter calent” (planeta gegant d’òrbita molt tancada). Quan KOI 55 s’expandí en gegant vermell, les atmosferes d’aquests dos planetes foren absorbides per l’atmosfera estel·lar. La major part de la massa d’un planeta gegant es troba en l’atmosfera d’hidrogen i d’heli. Sense aquesta atmosfera, els planetes quedaren reduït a un nucli de roca i metall. El nucli degué patir una erosió addicional dins de l’estel. Però no van desaparèixer del tot, sinó que reemergiren, quan l’estel s’encongí de nou. Caldria veure si la Terra, amb una massa inicial inferior, podria suportar el procés. Tampoc no és que sigui una cosa insalvable: la durada de l’estatge de gegant vermell és relativament efímera, i es compta en uns pocs milions d’anys.

Com dos planetes gegants d’òrbita tancada poden determinar l’evolució estel·lar?

La dinàmica orbital de KOI 55.01 i KOI 55.02 pot haver estat força complexa, amb interaccions mútues, i amb interaccions amb l’estel KOI 55. L’adopció de l’òrbita actual podria haver estat propiciada per una caiguda orbital addicional durant el període d’immersió dins de l’estel gegant. La caiguda dels planetes dins de la massa estel·lar, alhora, podria haver reconduït l’evolució del gegant vermell a l’estatge actual.

Un estel subnan calent com KOI 55 es produeix quan el gegant vermell originari comença a perdre les capes exteriors d’hidrogen abans que el nucli estel·lar no comenci a fusionar heli. La pèrdua de les capes exteriors d’hidrogen requereix la presència d’un altre estel en el sistema. No és el cas de KOI 55 que és un estel solitari. Així doncs, podria ser que la presència dels dos planetes, KOI 55.01 i KOI 55.02, en l’escorça estel·lar haguessin propiciat aquesta evolució particular del gegant vermell.

Aquesta entrada ha esta publicada en 1. L'Univers. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada