Un equipo internacional, en el que participó un nutrido grupo investigadoras e investigadores del Observatorio Astronómico de Córdoba (OAC), publicó un trabajo que arroja nueva luz sobre un enigma cósmico: cómo dos estrellas nacidas juntas, formadas a partir de la misma nube molecular y viajando una al lado de la otra, pueden tener composiciones químicas ligeramente diferentes.

El estudio, liderado por Emiliano Jofré, se centró en un sistema binario —dos estrellas unidas gravitacionalmente— llamado HD 202772A/B. La investigación, publicada en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, analizó con precisión la composición química y el comportamiento de estas “hermanas estelares”, una de las cuales alberga un planeta gigante.

“Los sistemas binarios como éste son laboratorios estelares ideales, porque nos permiten buscar no sólo las huellas químicas del proceso de formación planetaria, sino también las señales de otros procesos internos que dejan su marca en las estrellas”, explica Emiliano Jofré, investigador del Grupo de Caracterización Estelar y Planetaria (GrEP) del OAC y del CONICET.

Imagen de portada: Representación artística del sistema binario HD 202772A/B y del planeta gigante que orbita la componente primaria (crédito: imagen adaptada de M. Kornmesser; ESO)

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Dos hermanas bajo la lupa

Las dos estrellas se encuentran a unos 530 años luz de la Tierra y están separadas por una distancia equivalente a 200 veces la que hay entre el Sol y nuestro planeta. Comparten la misma edad y la misma composición química inicial, ya que se formaron al mismo tiempo a partir de la misma nube molecular y viajan juntas por la galaxia. Sin embargo, difieren en varios aspectos que las convierten en un laboratorio ideal:

HD 202772A (“la hermana mayor”), es más masiva, está más evolucionada y posee un planeta tipo “Júpiter caliente”, un gigante gaseoso que orbita tan cerca de su estrella que su atmósfera se recalienta a temperaturas extremas.

HD 202772B (“la hermana menor”), menos masiva y evolucionada, en cambio, no muestra señales de tener planetas.

Por otra parte, la “hermana mayor”, HD 202772A, es la estrella más caliente conocida en binarias amplias con planetas, y un miembro poco común dentro de las muestras actuales. “Analizar más sistemas similares es esencial para avanzar en el entendimiento del vínculo químico entre estrella y planeta”, señala Leila Saker astrónoma del OAC y coautora del estudio.

Para estudiar este sistema, el equipo utilizó espectros obtenidos con el telescopio de 8 metros Gemini Norte y el instrumento GRACES en Hawái, a partir de tiempo de observación argentino. También se valieron de observaciones del satélite espacial TESS de la NASA, que detecta pequeñas variaciones de luz cuando un planeta transita frente a su estrella. Combinando estos datos con técnicas de espectroscopía —que permiten analizar la luz de las estrellas para determinar su composición química—, lograron construir el retrato más detallado hasta ahora de este par estelar.

Figura. Imagen de alta resolución del sistema binario formado por HD 202772A (izquierda) y HD 202772B (derecha) obtenidas con Keck/NIRC2 (imagen tomada de Wang et al. 2019).

Un rompecabezas químico

Los resultados sorprendieron a las y los investigadores. Aunque ambas estrellas tienen prácticamente el mismo nivel de hierro (el elemento usado como referencia para medir la “metalicidad”), la estrella A, la que tiene el planeta, muestra una ligera sobreabundancia de ciertos elementos pesados, como el calcio, el silicio o el titanio. Estos materiales son los mismos que forman los planetas rocosos.

Utilizando cálculos y modelos complejos, el equipo analizó cuidadosamente varios escenarios para explicar las diferencias químicas entre las estrellas, incluyendo la caída de material planetario sobre la estrella A, diferencias primordiales y la formación planetaria en la estrella B. Tras el análisis, el equipo concluyó que lo más probable es que estas diferencias se deban a un proceso conocido como “difusión atómica”, en el que los elementos químicos se redistribuyen en la atmósfera estelar. Algunos elementos tienden a hundirse o ascender en las capas externas de la estrella, alterando su abundancia química con el tiempo.

Figura. Diferencias en la composición química entre HD 202772A y HD 202772B en función de la temperatura de condensación. Los elementos denominados volátiles aparecen en rojo, los refractarios de temperatura intermedia en verde y los de alta temperatura en negro. Las líneas muestran las tendencias generales para todos los elementos (línea a trazos) y para los refractarios (línea sólida). Los cuadrados indican elementos medidos a partir de una sola línea espectral. La línea punteada marca el punto de igual composición química entre ambas estrellas. Imagen tomada de Jofré et al. 2025

“Estos resultados son muy importantes, porque aunque la difusión atómica ha sido claramente medida en cúmulos estelares, en estrellas binarias hay muy pocos casos con evidencia de este proceso. Hasta ahora, se han detectado indicios en menos de cinco binarias”, explica Jofré.

Además, el equipo encontró que la estrella A tiene menos litio que la B. Esto se explica por el llamado “lithium dip”: en ciertos tipos de estrellas, las capas externas se mezclan con regiones internas muy calientes donde el litio se destruye, mientras que en otras esa mezcla es menor y el litio se conserva.

“El litio actúa como una ventana al interior de las estrellas: aunque HD 202772A y HD 202772B nacieron juntas, hoy muestran cantidades muy distintas: una conserva mucho de su litio original y la otra lo ha perdido en gran parte. Esa diferencia, originada por pequeñas variaciones en su temperatura y masa, muestra cómo incluso estrellas hermanas pueden evolucionar de manera diferente”, explica Cintia Martínez, investigadora del CONICET en el OAC y coautora del estudio.

El planeta más irradiado conocido en una binaria visual

Además del análisis químico, el equipo realizó un análisis detallado del “Júpiter caliente” que orbita una de las estrellas. En particular, refinó los parámetros físicos y orbitales del gigante gaseoso y buscó planetas adicionales en la estrella A y nuevos en la B.

A partir de los parámetros refinados, el estudio explora otro fenómeno notable: la inflación del planeta HD 202772A b que orbita la “hermana mayor”.

Los planetas tipo “Júpiter caliente”, que están sometidos a irradiaciones muy intensas, suelen hincharse más de lo que predicen los modelos convencionales. Y este planeta, extremadamente cercano a su estrella, es un caso ejemplar.

El estudio indica que el gigante gaseoso que orbita la estrella HD 202772A (la “hermana mayor”) se encuentra en un ambiente extremo:

“Encontramos que no sólo es uno de los planetas gigantes más irradiados detectados hasta ahora, sino que además es el más irradiado conocido en un sistema binario visual.” explica Romina Petrucci, coautora de la investigación y astrónoma del CONICET en el OAC.

“Este ambiente extremo lo infla fuertemente: tiene una masa similar a la de Júpiter, pero casi el doble de su tamaño”, añade Petrucci.

Además, el planeta podría enfrentar un destino dramático:

“Su órbita es tan cercana a la estrella que, en menos de 500 millones de años —un tiempo breve en términos astronómicos— será engullido cuando la estrella se convierta en gigante roja”, agrega Camila Zuloaga, becaria doctoral del CONICET en el OAC y parte del equipo de investigación.

Un pequeño paso hacia grandes respuestas

Más allá de su carácter técnico, el análisis del par binario HD 202772 A/B no sólo arroja una caracterización detallada de todo el sistema (estrellas + planeta), sino que además introduce evidencia valiosa sobre los efectos de la física interna de las estrellas, como la difusión atómica, que podrían explicar las sutiles diferencias químicas entre dos estrellas que nacieron juntas.

Esto aporta una pieza más a tener en cuenta en el complejo rompecabezas de entender cómo y por qué algunas estrellas dan origen a planetas y otras no, incluso bajo condiciones similares; preguntas que aún forman parte de los grandes interrogantes de la astronomía moderna.

Y en esa búsqueda, estas dos hermanas del cosmos —HD 202772A y HD 202772B— se convirtieron en protagonistas de una historia que une precisión científica, cooperación internacional y la curiosidad infinita por conocer cómo funciona nuestro Universo.

El Observatorio Gemini, un elemento fundamental para la ciencia argentina

El equipo de investigadores contó con tiempo de observación asignado en el Observatorio Gemini gracias a la participación Argentina dentro del consorcio internacional del telescopio. Este consorcio reúne a varios países —Estados Unidos, Canadá, Chile, Brasil, República de Corea y Argentina—, y distribuye el tiempo de uso en los dos telescopios gemelos (Gemini Norte en Hawái y Gemini Sur en Chile) en proporción a la contribución financiera y científica de cada socio.

En concreto, la oficina nacional en Argentina abre semestralmente llamados para que investigadores del país presenten propuestas en las que se detalla el objetivo científico, el diseño de la observación, los instrumentos que se usarán y las condiciones requeridas. De esta forma, las y los astrónomos del equipo pudieron acceder a una hora bajo la modalidad “Fast Turnaround” (o “programas de respuesta rápida”). La obtención de tiempo en esta modalidad de observación es altamente competitiva, ya que se somete a un riguroso proceso de selección y se compite directamente con propuestas de alto impacto de todos los países miembros del consorcio que a su vez disponen de mayor tiempo de observación.

Las observaciones realizadas con instrumental de última generación del Observatorio Gemini son esenciales para el trabajo del Grupo de Caracterización Estelar y Planetaria (GrEP) del OAC, que cuenta con una sólida y extensa experiencia en el análisis de datos de Gemini. El GrEP es uno de los pocos equipos en nuestro país —y el único en Córdoba— especializado en el análisis de espectroscopía de alta resolución aplicada a la caracterización de estrellas y exoplanetas.

Miembros del Grupo de Caracterización Estelar y Planetaria (GrEP),  coautores del artículo publicado, (de der. a izq abajo): Camila Zuloaga, Romina Petrucci, Emiliano Jofré, (de der. a izq. arriba) Cintia Martínez y Leila Saker.

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