UNA ENANA BLANCA CON DOS ANILLOS DE GAS

Muchos sistemas planetarios sobreviven a su estrella. Cuando esta se convierte en una enana blanca —el denso remanente que deja tras de sí—, pueden formarse discos de polvo a su alrededor, y los restos planetarios que caen sobre ella dejan huellas químicas en su atmósfera. Unos pocos de estos discos contienen también gas. Ese gas brilla en longitudes de onda precisas, sobre todo en un trío de líneas infrarrojas del calcio. En los 21 discos de gas conocidos hasta ahora, cada línea tiene la misma forma: dos picos.

Por qué un anillo que gira dibuja dos picos

Un disco de gas visto de lado tiene una parte que se acerca a nosotros y otra que se aleja. El efecto Doppler desplaza la luz del lado que se acerca hacia longitudes de onda algo más cortas, y la del lado que se aleja hacia longitudes más largas. Cada línea se divide en dos picos, más separados cuanto más deprisa orbita el gas; y, cuanto más cerca de la estrella, más deprisa orbita el gas, como exigen las leyes de Kepler.

El vigésimo segundo disco

Nicola Pietro Gentile Fusillo, de la Universidad de Trieste y del Observatorio Astronómico de Trieste del INAF, y colegas de Warwick, Valparaíso, Londres y Kiel advirtieron que la enana blanca WD J1328−1450 emite más luz infrarroja de la que debería emitir una estrella desnuda: una señal de polvo templado. La observaron con el espectrógrafo X-shooter del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral, en 2021 y de nuevo en 2023.

La estrella tiene 0,47 veces la masa del Sol, concentrada en una esfera del 1,5 % del radio solar. El calcio, el magnesio y el silicio de su atmósfera muestran que está engullendo material planetario. Pero sus líneas de calcio y de oxígeno tienen cuatro picos en lugar de dos.

Las tres líneas del calcio de WD J1328−1450 (a), cada una con cuatro picos, frente a las habituales líneas de dos picos de SDSS J1228+1040, el disco de gas prototípico (b). — Figura 1, Gentile Fusillo et al. (2026), arXiv:2610.37773.

Dos anillos y un hueco

El equipo reprodujo las líneas con dos anillos planos de gas, uno dentro del otro. Medido en radios solares —el radio del Sol—, el anillo interior va de 0,14 a 0,34, y el exterior de 0,54 a 1,93, con un hueco vacío entre ambos. Incluso el borde interior está a unas nueve veces el radio de la propia estrella.

Los dos picos del anillo interior están separados por unos 1.024 kilómetros por segundo, y los del exterior por unos 420: el gas interior orbita más deprisa. En unos dos años, la forma de las líneas apenas cambió: los anillos son estables.

El gas de calcio luminoso visto desde arriba, a escala: anillo interior A, anillo exterior B y el hueco. La barra de arriba a la izquierda mide un radio solar; un rojo más intenso indica un gas más brillante. — Figura 3, Gentile Fusillo et al. (2026), arXiv:2610.37773.

Magnesio solo en el interior

Una línea del magnesio tiene solo dos picos: procede únicamente del anillo interior. Si el anillo exterior contuviera tanto magnesio, en relación con el calcio, como el interior, sus picos destacarían a más de seis veces el nivel de ruido. No aparecen. La proporción entre magnesio y calcio es la huella de un material: de 5 a 15 en las condritas, una familia de meteoritos rocosos; unos 8 en el manto terrestre; unos 1,6 en su corteza. Los dos anillos proceden probablemente de cuerpos progenitores distintos, o de capas diferentes de un mismo cuerpo que se había separado en un manto rico en magnesio y una corteza pobre en magnesio.

Algo debe alimentar cada anillo

El gas de un disco así se dispersa, pero al desplazarse hacia fuera y enfriarse por debajo de unos 1.200-1.500 kelvin, vuelve a condensarse en granos: cada anillo se queda cerca del lugar donde se produce su gas. Entonces, ¿qué produce gas en dos lugares separados? El polvo que se evapora en el borde interior del disco no puede dejar un hueco; las colisiones que trituran el polvo necesitarían un freno desconocido que actuara solo dentro del hueco.

¿Dos enanas blancas demasiado cercanas para distinguirlas? Gaia ve una sola estrella, y solo el 0,067 % de las enanas blancas tiene un disco de gas: que dos lo tuvieran a la vez sería muy improbable. ¿Un planeta que limpia el hueco? Incluso el mayor cuerpo de hierro que podría sobrevivir cerca del hueco, de 440 kilómetros de diámetro, tendría una gravedad demasiado débil para retener gas caliente, calculan los autores, y no explicaría cómo se produce gas en los dos anillos situados a cada lado.

Los autores recurren en cambio a SDSS J1228+1040, donde una señal que se repite aproximadamente cada dos horas solo puede explicarse por un cuerpo sólido denso dentro del disco, que produce gas al interactuar con el polvo. Su propuesta: un planetesimal de este tipo —un pequeño cuerpo sólido de los que forman los planetas— en cada anillo.

¿De qué tamaño puede ser un superviviente?

Tan cerca de la estrella, la gravedad tira con más fuerza de la cara cercana de un cuerpo que de la lejana y puede despedazarlo. Un cuerpo sin resistencia interna necesitaría una densidad mayor que la de cualquier material conocido: al menos 3.600 gramos por centímetro cúbico en el borde interior del anillo interior. Los dos supervivientes deben tener resistencia interna. Con la densidad del hierro y la resistencia de los cuerpos rocosos del sistema solar, el interior podría medir como mucho 45 kilómetros de diámetro en el borde interior de su anillo y 172 en el exterior: un asteroide típico. El exterior podría alcanzar 346 kilómetros en el borde interior de su anillo y 2.340 en el exterior, y un cuerpo rocoso unos 3.500 kilómetros en el borde exterior: desde el tamaño de Ceres hasta el de Plutón, o incluso el de la Luna.

Una sombra podría imitar el hueco

Queda abierta una alternativa: un único disco cuyo borde interior abultado sombrea la región entre 0,34 y 0,54 radios solares. Explicaría también por qué el anillo interior se atenúa hacia fuera mientras que el exterior se ilumina. Pero ninguna otra enana blanca, ni ninguna estrella joven con disco de gas, muestra cuatro picos; ni siquiera WD J0846+5703, cuyo disco de polvo es más del doble de brillante en relación con su estrella. Los autores no encuentran ninguna prueba directa de esa sombra, ni ninguna razón para que aparezca solo aquí.

Varias formas de disco se ajustan igual de bien al polvo. Y el ritmo de alimentación de la estrella, nada extraordinario, deja margen para un disco joven, alimentado quizá solo durante 300.000 a 600.000 años, en una etapa temprana caótica.

Anillos en los dos extremos de la vida de un planeta

Los anillos separados por huecos son algo habitual en los discos protoplanetarios, donde nacen los planetas alrededor de estrellas jóvenes. La escala y la estrella central difícilmente podrían ser más distintas. Aun así, WD J1328−1450, escriben los autores, sugiere que procesos similares pueden dar forma a los sistemas planetarios tanto en su nacimiento como al final de todo.