Un astrónomo del NOIRLab de NSF se ha asociado con un geólogo de la Universidad Estatal de California, Fresno, para hacer las primeras estimaciones de los tipos de rocas que existen en los planetas que orbitan alrededor de estrellas cercanas. Después de estudiar la composición química de las enanas blancas "contaminadas", hanconcluyó que la mayoría de los planetas rocosos que orbitan alrededor de estrellas cercanas son más diversos y exóticos de lo que se pensaba anteriormente, con tipos de rocas que no se encuentran en ningún lugar de nuestro Sistema Solar.
Los astrónomos han descubierto miles de planetas orbitando estrellas en nuestra galaxia, conocidos como exoplanetas. Sin embargo, es difícil saber de qué están hechos exactamente estos planetas, o si alguno se parece a la Tierra. Para tratar de averiguarlo, el astrónomo Siyi Xu de NSFNOIRLab se asoció con el geólogo Keith Putirka de la Universidad Estatal de California, Fresno, para estudiar las atmósferas de lo que se conoce como enanas blancas contaminadas. Estos son los núcleos densos y colapsados de estrellas que alguna vez fueron normales, como el Sol, que contienen material extraño de planetas, asteroides,u otros cuerpos rocosos que alguna vez orbitaron la estrella pero que finalmente cayeron en la enana blanca y "contaminaron" su atmósfera. Al buscar elementos que no existirían naturalmente en la atmósfera de una enana blanca cualquier otra cosa que no sea hidrógeno y helio, los científicos pueden calcularaveriguar de qué estaban hechos los objetos planetarios rocosos que cayeron en la estrella.
Putirka y Xu observaron 23 enanas blancas contaminadas, todas dentro de unos 650 años luz del Sol, donde el calcio, silicio, magnesio y hierro se habían medido con precisión utilizando el Observatorio WM Keck en Hawai'i, el Espacio HubbleTelescopio y otros observatorios. Luego, los científicos utilizaron las abundancias medidas de esos elementos para reconstruir los minerales y las rocas que se formarían a partir de ellos. Descubrieron que estas enanas blancas tienen una gama de composiciones mucho más amplia que cualquiera de los planetas interiores de nuestro sistema solar.System, lo que sugiere que sus planetas tenían una variedad más amplia de tipos de rocas. De hecho, algunas de las composiciones son tan inusuales que Putirka y Xu tuvieron que crear nuevos nombres como "piroxenitas de cuarzo" y "dunitas de periclasa" para clasificar la nueva rocatipos que deben haber existido en esos planetas.
"Si bien algunos exoplanetas que alguna vez orbitaron enanas blancas contaminadas parecen similares a la Tierra, la mayoría tiene tipos de rocas que son exóticas para nuestro Sistema Solar", dijo Xu. "No tienen contrapartes directas en el Sistema Solar".
Putirka describe lo que estos nuevos tipos de rocas podrían significar para los mundos rocosos a los que pertenecen. "Algunos de los tipos de rocas que vemos en los datos de las enanas blancas disolverían más agua que las rocas en la Tierra y podrían afectar la forma en que se desarrollan los océanos"."Algunos tipos de rocas pueden derretirse a temperaturas mucho más bajas y producir una corteza más gruesa que las rocas de la Tierra, y algunos tipos de rocas pueden ser más débiles, lo que podría facilitar el desarrollo de la tectónica de placas".
Estudios anteriores de enanas blancas contaminadas habían encontrado elementos de cuerpos rocosos, incluidos calcio, aluminio y litio. Sin embargo, Putirka y Xu explican que esos son elementos menores que típicamente constituyen una pequeña parte de una roca terrestre y mediciones deLos elementos principales que constituyen una gran parte de una roca terrestre, especialmente el silicio, son necesarios para saber realmente qué tipo de tipos de rocas habrían existido en esos planetas.
Además, Putirka y Xu afirman que los altos niveles de magnesio y los bajos niveles de silicio medidos en las atmósferas de las enanas blancas sugieren que los escombros rocosos detectados probablemente provenían del interior de los planetas, del manto, no de su corteza.. Algunos estudios previos de enanas blancas contaminadas informaron signos de que existía corteza continental en los planetas rocosos que alguna vez orbitaron esas estrellas, pero Putirka y Xu no encontraron evidencia de rocas de la corteza. Sin embargo, las observaciones no descartan por completo que los planetas tuvieran corteza continentalu otros tipos de corteza. "Creemos que si existe roca de la corteza, no podemos verla, probablemente porque ocurre en una fracción demasiado pequeña en comparación con la masa de otros componentes planetarios, como el núcleo y el manto, para ser medidos".Putirka declaró.
Según Xu, la combinación de un astrónomo y un geólogo fue la clave para descubrir los secretos ocultos en las atmósferas de las enanas blancas contaminadas. "Conocí a Keith Putirka en una conferencia y estaba emocionado de que pudiera ayudarme a comprender los sistemas.que estaba observando. Él me enseñó geología y yo le enseñé astronomía, y descubrimos cómo dar sentido a estos misteriosos sistemas exoplanetarios ".
Los resultados de la pareja se publican en la edición del 2 de noviembre de 2021 de Comunicaciones de la naturaleza .
notas
[1] Los métodos de clasificación de rocas "normales" o existentes se basan en el hecho de que el olivino y el ortopiroxeno son los minerales dominantes en el manto de la Tierra y en los mantos de otros planetas rocosos de nuestro Sistema Solar. Sin embargo, para muchos exoplanetas, el olivinopodría estar ausente y cuarzo presente, o podría estar ausente ortopiroxeno y periclasa, por lo que se desarrolló una nueva nomenclatura de clasificación. Las nuevas clasificaciones de tipos de rocas propuestas por Putirka y Xu incluyen: "piroxenitas de cuarzo", que tienen más del 10% cada una.de ortopiroxeno, clinopiroxeno y cuarzo; "ortopiroxenitas de cuarzo", que tienen más del 10% de ortopiroxeno y cuarzo, y menos del 10% de clinopiroxeno; "dunitas de periclasa", que tienen más del 10% cada una de periclasa y olivina, y menos de10% de clinopiroxeno; "periclasa wehrlites", que contienen más del 10% de periclasa, olivina y clinopiroxeno; y "periclasa clinopiroxenitas", que tienen menos del 10% de olivina y más del 10% de periclasa y clinopiroxeno.
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