Los astrónomos utilizan la inteligencia artificial para encontrar estrellas que se tragan planetas

La Vía Láctea es una galaxia que contiene miles de millones o incluso billones de objetos, incluidos planetas, estrellas y objetos compactos. Los objetos compactos son restos de estrellas que se pueden clasificar en tres tipos: enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros. Se consideran como el estado final de la vida de una estrella cuando finalmente se queda sin combustible.

Los más famosos de estos objetos son los agujeros negros que se forman cuando estrellas muy masivas se convierten en supernovas. Pero el objeto compacto más común se llama enana blanca y se forma a partir de hidrógeno y helio en estado de materia condensada. Nuestro Sol será una enana blanca cuando llegue al final de su vida, ya que la masa del Sol no es lo suficientemente alta como para colapsar en otro tipo de objeto compacto.

Las enanas blancas son objetos que llaman mucho la atención principalmente porque son responsables del fenómeno de supernova tipo Ia. Un grupo de astrónomos utilizó inteligencia artificial para encontrar un proceso rara vez visto en el que las enanas blancas se tragan los planetas que las orbitan. Esta clase de enanas blancas se consideran contaminadas debido a la presencia de metales en su composición.

Enanas blancas

Cuando una estrella similar al Sol termina de quemar todo su hidrógeno, entra en un estado conocido como gigante roja. Durante este estado, el radio se vuelve varias veces mayor y comienza a fusionar helio en su centro durante aproximadamente millones a mil millones de años. Después de esta fase, la gigante roja expulsa sus capas externas, dejando sólo el núcleo extremadamente denso y compacto.

Este tipo de objeto compacto no produce energía propia y la emite muy débilmente debido a la radiación del cuerpo negro. Una enana blanca puede tener una masa cercana a la masa del Sol pero ser similar en tamaño al planeta Tierra. Por tanto, son muy difíciles de observar y las observaciones generalmente se producen a través de interacciones con otras estrellas, planetas o incluso objetos compactos.

Supernova tipo Ia

Uno de los fenómenos más importantes de la Astronomía y que está directamente relacionado con las enanas blancas se llama supernova de tipo Ia.

Una enana blanca tiene un límite al que puede llegar su masa y se llama límite de Chandrasekhar. Se estima que este límite es 1,4 veces la masa solar y cuando supera este valor, la enana blanca se vuelve inestable y colapsa.

El colapso también genera una explosión que observamos como una supernova de tipo Ia. Son importantes en Astronomía porque funcionan como un faro cosmológico. Todas las supernovas de tipo Ia tienen la misma luminosidad y esto permite estimar la distancia de las galaxias y la tasa de expansión del universo. Las supernovas de tipo Ia fueron las primeras estimaciones de la tasa de expansión del universo. Al final de una supernova, la enana blanca queda completamente destruida y los elementos químicos se dispersan por el espacio.

Es común que una enana blanca alcance el límite de Chandrasekhar acretando materia de sus estrellas compañeras. Durante el proceso de acreción, la masa de la enana blanca puede aumentar hasta colapsar. Además, también es durante el proceso de acreción cuando una enana blanca puede consumir elementos distintos del hidrógeno y el helio que pueden estar presentes en la composición de la otra estrella.

Estrellas contaminadas

Cuando una enana blanca tiene signos de metales en su composición, es un indicador de que la estrella posiblemente interactuó y acrecentó material de una compañera. Aunque las observaciones más comunes son de otras estrellas, también es posible que una enana blanca acumule planetas. Cuando una estrella tiene un sistema planetario, es posible que la enana blanca acumule el planeta.

De esta forma, el interior del planeta, que puede contener otros elementos como carbono, oxígeno, nitrógeno y hierro, se distribuirá en la atmósfera de la enana blanca. Una enana blanca que tiene oligoelementos distintos del hidrógeno y el helio indica que proviene de alguna fuente externa. La observación de estas estrellas puede proporcionar información sobre la distribución de elementos en la galaxia y en estrellas como el Sol.

Inteligencia artificial

Observar este tipo de estrellas contaminadas es un proceso complejo ya que las enanas blancas son pequeñas y tienen poca luminosidad. Una forma de encontrar estos objetos es analizar cada observación de enana blanca por separado y en detalle. Esto se vuelve más difícil porque la única diferencia con una enana blanca contaminada es la presencia de otros metales.

Como resultado, un grupo de astrónomos utilizó inteligencia artificial para encontrar estas enanas blancas contaminadas. El modelo se entrena con observaciones y aprende a reconocer la presencia de otros elementos químicos. El grupo utilizó datos del telescopio Gaia y encontró alrededor de 375 candidatos a estrellas contaminadas en un conjunto de datos de más de 100.000 objetos encontrados.

Importancia del estudio

El motivo del uso de inteligencia artificial puede acelerar el proceso y encontrar enanas blancas que aún no han sido catalogadas. Estas enanas blancas son importantes para comprender cómo será el futuro del Sol y del sistema solar. Incluyendo la posibilidad de que la Tierra sobreviva a la fase de gigante roja del Sol y la posibilidad de ser consumida por una enana blanca.

Aunque las posibilidades de supervivencia de la Tierra son escasas, estudiar estas estrellas también es importante para comprender la distribución de los elementos en una galaxia. Además de poder entender sobre la dinámica de las enanas blancas con otros objetos.

Referencia de la noticia:

Kao et al. 2024 Hunting for Polluted White Dwarfs and Other Treasures with Gaia XP Spectra and Unsupervised Machine Learning The Astrophysical Journal