Ilustración del artista de par binario enano marrón. Click para agrandar.
Una de las tareas más difíciles para los astrónomos es descubrir qué tan masivos son los objetos distantes. El telescopio espacial Hubble ha ayudado a los astrónomos a medir la masa de un par binario de enanas marrones, estrellas fallidas, mientras se orbitan entre sí. Un enano es 55 veces la masa de Júpiter, y el otro es 35 veces la masa. Cada uno tendría que ser 80 veces la masa de Júpiter antes de tener suficiente masa para encender una reacción de fusión.
Por primera vez, los astrónomos han logrado pesar un par binario de enanas marrones y medir con precisión sus diámetros. Este tipo de mediciones exactas no son posibles al observar una sola enana marrón.
Debido a que sus órbitas están inclinadas hacia la Tierra, los enanos pasan uno frente al otro, creando eclipses. Este es el primer binario eclipsante de enana marrón descubierto. La pareja ofrece una oportunidad inusual para determinar con precisión las masas y diámetros de los enanos, proporcionando pruebas cruciales de modelos teóricos.
Una enana marrón es una clase intermedia de objeto celeste poco comprendida que es demasiado pequeña para soportar reacciones de fusión de hidrógeno, como las que alimentan nuestro Sol. Sin embargo, las enanas marrones son docenas de veces más masivas que el planeta más grande del Sistema Solar, Júpiter, por lo que son demasiado grandes para ser un planeta.
El descubrimiento de las enanas marrones emparejadas y las mediciones críticas se informaron hoy en la revista científica Nature por un equipo de astrónomos: Jeff Valenti del Space Telescope Science Institute (STScI), Robert Mathieu de la Universidad de Wisconsin-Madison y Keivan Stassun de la Universidad de Vanderbilt.
Un enano es 55 veces la masa de Júpiter; el otro es 35 veces más pesado que Júpiter (con un margen de error del 10 por ciento). Para calificar como una estrella y quemar hidrógeno a través de la fusión nuclear, los enanos tendrían que ser 80 veces más masivos que Júpiter. En comparación, el Sol es 1,000 veces más masivo que Júpiter.
Los astrónomos se sorprenden al descubrir que la enana marrón más masiva es la más fría de la pareja, al contrario de todas las predicciones sobre las enanas marrones de la misma edad. O los dos no tienen la misma edad y pueden ser cuerpos capturados, o los modelos teóricos están equivocados, dicen los investigadores.
La pareja de enanas marrones orbita entre sí tan cerca que se ven como un solo objeto cuando se ven desde la Tierra. Debido a que su órbita en la pista de carreras es de borde, los dos objetos pasan periódicamente frente a ellos o se eclipsan. Estos eclipses causan caídas regulares en el brillo de la luz combinada que proviene de ambos objetos. Al cronometrar con precisión estas ocultaciones, los astrónomos pudieron determinar las órbitas de los dos objetos. Con esta información, los astrónomos utilizaron las leyes de movimiento de Newton para calcular la masa de los dos enanos.
Además, los astrónomos calcularon el tamaño de los dos enanos midiendo la duración de las inmersiones en su curva de luz. Debido a que son tan jóvenes, los enanos son notablemente grandes para su masa: aproximadamente del mismo diámetro que el Sol. Porque la pareja se encuentra en la Nebulosa de Orión, que es un vivero estelar cercano con estrellas de menos de 10 millones de años.
Un análisis de la luz proveniente del par enano indica que los enanos tienen un tono rojizo. Los modelos actuales también predicen que las enanas marrones deberían tener "clima" - bandas y puntos similares a las nubes similares a los visibles en Júpiter y Saturno.
Al medir las variaciones en el espectro de luz provenientes del par, los astrónomos también determinaron las temperaturas de la superficie de los enanos. La teoría predice que el miembro más masivo de un par de enanas marrones debería tener una temperatura superficial más alta. Pero encontraron todo lo contrario. El más pesado de los dos tiene una temperatura de 4.310 grados Fahrenheit (2.650 grados Kelvin) y el más pequeño, 4.562 grados F (2.790 grados K). Estos se comparan con la temperatura de la superficie del Sol de 9,980 grados F (5,800 grados K).
"Una posible explicación es que los dos objetos tienen orígenes y edades diferentes", dice Stassun. Si ese es el caso, entonces es compatible con uno de los resultados de los últimos esfuerzos para simular el proceso de formación de estrellas. Estas simulaciones predicen que las enanas marrones se crean tan juntas que es probable que interrumpan la formación de las demás.
Las nuevas observaciones confirman la predicción teórica de que las enanas marrones comienzan como objetos del tamaño de una estrella, pero se encogen y enfrían y se hacen cada vez más del tamaño de un planeta a medida que envejecen. Hasta ahora, la única enana marrón cuya masa se había medido directamente era mucho más vieja y tenue.
Muchos astrónomos piensan que las enanas marrones pueden ser el producto más común del proceso de formación estelar. Por lo tanto, la información sobre las enanas marrones puede proporcionar nuevas ideas valiosas sobre los procesos dinámicos que producen estrellas a partir de remolinos de polvo y gas interestelar en colapso.
Debido a que las viejas enanas marrones son más pequeñas y tenues que las verdaderas estrellas, solo en los últimos años las mejoras en la tecnología del telescopio han permitido a los astrónomos catalogar cientos de objetos débiles que creen que pueden ser enanas marrones. Pero para distinguir a las enanas marrones de otros tipos de objetos débiles, necesitan una forma de estimar sus masas, porque la masa es el destino de las estrellas y los objetos similares a estrellas.
La existencia de enanas marrones se propuso por primera vez en la década de 1980, pero no fue hasta el año 2000 que se detectó una enana marrón sin ambigüedades. Mientras que las enanas marrones eran objetos hipotéticos, los astrónomos las diferenciaban de los planetas por la forma en que se formaban. Las enanas marrones y las estrellas se forman de la misma manera, a partir de una nube colapsada de polvo y gas interestelar. Los planetas se construyen a partir de los discos de polvo y gas que rodean las estrellas en formación. Una vez que los astrónomos descubrieron la primera enana marrón candidata, se dieron cuenta de que las enanas son muy difíciles de diferenciar de los planetas, particularmente cuando tienen compañeros estelares. Entonces, un grupo creciente de astrónomos está a favor de definir a las enanas marrones como objetos entre 13 y 80 veces más masivos que Júpiter.
Los investigadores realizaron las observaciones con dos conjuntos de telescopios ubicados en los Andes chilenos, a unos 160 kilómetros al norte de Santiago: el Sistema de Telescopio de Investigación de Apertura Pequeña y Moderada (SMARTS), operado por un consorcio que incluye el Space Telescope Science Institute y la Universidad de Vanderbilt, y Observatorio Internacional de Géminis, operado por la National Science Foundation.
Fuente original: Comunicado de prensa del Hubble
