Crédito de la imagen: Géminis.
Gracias al sistema de óptica adaptativa del observatorio Gemini, los astrónomos han podido detectar una enana marrón que orbita una estrella a solo tres veces la distancia de la Tierra al Sol. Este par recién descubierto, LHS 2397a, se encuentra a solo 46 años luz de la Tierra y es la separación más cercana de una estrella binaria jamás descubierta. El telescopio Gemini con sede en Hawái es tan poderoso porque utiliza un espejo flexible que contrarresta el desenfoque causado por la atmósfera de la Tierra.
Los astrónomos que utilizan tecnología de óptica adaptativa en el Telescopio Gemini Norte han observado a una enana marrón orbitando una estrella de baja masa a una distancia comparable a solo tres veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Esta es la distancia de separación más cercana que se haya encontrado para este tipo de sistema binario utilizando imágenes directas.
El hallazgo récord es solo uno de una docena de sistemas binarios livianos observados en el estudio. Juntos, proporcionan una nueva perspectiva sobre la formación de sistemas estelares y cómo se pueden formar cuerpos más pequeños en el Universo (incluidos los planetas grandes).
"Al utilizar las capacidades de imagen avanzadas de Gemini, pudimos resolver claramente este par binario donde la distancia entre la enana marrón y su estrella madre es solo el doble de la distancia de Marte al Sol", dijo la miembro del equipo Melanie Freed, una estudiante graduada. en la Universidad de Arizona en Tucson. Con una masa estimada de 38-70 veces la masa de Júpiter, la enana marrón recién identificada se encuentra a solo tres veces la distancia Sol-Tierra (o 3.0 Unidades Astronómicas) de su estrella madre. La estrella, conocida como LHS 2397a, está a solo 46 años luz de la Tierra. El movimiento de este objeto en el cielo indica que es una estrella vieja de muy baja masa.
El registro de imágenes anterior para la distancia más cercana entre una enana marrón y su padre (una estrella mucho más brillante, similar al Sol) fue casi cinco veces mayor a 14 UA. Una Unidad Astronómica (UA) equivale a la distancia promedio entre la Tierra y el Sol o alrededor de 150 millones de kilómetros (93 millones de millas).
A menudo representadas como "estrellas fallidas", las enanas marrones son más grandes que los planetas gigantes como Júpiter, pero sus masas individuales son menos del 8% de la masa del Sol (75 masas de Júpiter), por lo que no son lo suficientemente masivas como para brillar como una estrella. Las enanas marrones se ven mejor en el infrarrojo porque el calor de la superficie se libera a medida que se contraen lentamente. La detección de compañeros enanos marrones dentro de las 3 UA de otra estrella es un paso importante para obtener imágenes de planetas masivos alrededor de otras estrellas.
Este equipo de la Universidad de Arizona dirigido por el Dr. Laird Close usó el Telescopio Gemini Norte para detectar otros once compañeros de baja masa, lo que sugiere que estos pares binarios de baja masa pueden ser bastante comunes. El descubrimiento de tantos pares de baja masa fue una sorpresa, dado el argumento de que se pensaba que la mayoría de las estrellas y enanas marrones de muy baja masa eran objetos solitarios que vagaban por el espacio solo después de ser expulsados de sus viveros estelares durante el proceso de formación estelar.
"Hemos completado la primera encuesta de estrellas basada en la óptica adaptativa con aproximadamente 1/10 de la masa del Sol, y descubrimos que la naturaleza no discrimina a las estrellas de baja masa cuando se trata de hacer pares binarios estrechos", dijo Close, un asistente Profesor de astronomía en la Universidad de Arizona. El Dr. Close es el autor principal de un artículo presentado hoy en el Simposio de la Unión Astronómica Internacional Brown Dwarfs en Kona, Hawaii, y es el investigador principal de la encuesta de estrellas de baja masa.
El equipo observó 64 estrellas de baja masa (originalmente identificadas por John Gizis de la Universidad de Delaware) que parecían estrellas en solitario en las imágenes de baja resolución de la encuesta infrarroja de todo el cielo 2MASS. Una vez que el equipo utilizó una óptica adaptativa en Gemini para crear imágenes que eran diez veces más nítidas, se reveló que doce de estas estrellas tenían compañeros cercanos. Sorprendentemente, el equipo de Close descubrió que las distancias de separación entre las estrellas de baja masa y sus acompañantes eran significativamente menores de lo esperado.
"Encontramos que los compañeros de las estrellas de baja masa suelen estar a solo 4 UA de sus estrellas principales, esto es sorprendentemente cercano", dijo el miembro del equipo Nick Siegler, un estudiante graduado de la Universidad de Arizona. "Los binarios más masivos tienen separaciones típicas más cercanas a 30 UA, y muchos binarios son mucho más anchos que esto". Las nuevas observaciones de Géminis, dijo Close, "implican fuertemente que las estrellas de baja masa no tienen compañeros que estén lejos de sus primarias". Resultados similares habían sido encontrados previamente por un equipo dirigido por el Dr. Eduardo L.Martin del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawái en una encuesta de 34 estrellas de muy baja masa y enanas marrones en el grupo de Pléyades llevado a cabo con el Telescopio Espacial Hubble. Estas dos encuestas juntas demuestran claramente que hay una escasez intrigante de enanas marrones en separaciones mayores de 20 UA de estrellas de muy baja masa y otras enanas marrones.
El equipo proyecta que una de cada cinco estrellas de baja masa tiene un compañero con una separación en el rango (3-200 UA). Dentro de este rango de separación, los astrónomos han observado una frecuencia similar de compañeros estelares más masivos alrededor de estrellas más grandes como el Sol.
Tomados en conjunto, estos nuevos resultados sugieren que (contrariamente a la teoría) se pueden formar binarios de baja masa en un proceso similar al de los binarios más masivos. De hecho, este hallazgo se suma a la creciente evidencia de otros grupos de que el porcentaje de sistemas binarios es similar para cuerpos que abarcan el rango de una masa solar a tan solo 0.05 masas solares (o 52 veces la masa de Júpiter). Por ejemplo, un grupo dirigido por Neill Reid, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y la Universidad de Pensilvania, llegó a una conclusión similar con una muestra más pequeña de 20 estrellas y enanas marrones incluso de menor masa observadas con el Telescopio Espacial Hubble.
El hecho de que las estrellas de baja masa tengan compañeras enanas marrones de baja masa dentro de 5 UA también es sorprendente porque es exactamente lo contrario alrededor de las estrellas similares al Sol. Muy pocas estrellas similares al Sol tienen compañeras enanas marrones dentro de esta distancia, según estudios de velocidad radial. "Esta falta de compañeras enanas marrones dentro de 5 UA de estrellas similares al Sol ha sido llamada el" desierto de enanas marrones "", señaló Close. "Sin embargo, vemos que es probable que no haya un desierto de enanas marrones alrededor de estrellas de baja masa".
Estos resultados forman restricciones importantes para los teóricos que trabajan para comprender cómo la masa de una estrella afecta la masa y la distancia de separación de los compañeros que se forman con ella. "Cualquier modelo preciso de formación de estrellas y planetas debe reproducir estas observaciones", dijo Close.
Estas observaciones fueron posibles solo debido a la combinación del sistema de imagen de óptica adaptativa Hokupa 'a de la Universidad de Hawái, especialmente sensible, y al rendimiento técnico de los telescopios Gemini. La sensibilidad del sistema Hokupa se debe al concepto de detección de frente de onda de curvatura desarrollado por el Dr. Francois Roddier. La óptica adaptativa es una tecnología cada vez más crucial que elimina la mayor parte del "desenfoque" causado por la turbulencia en la atmósfera de la Tierra (es decir, el parpadeo de las estrellas). Lo hace ajustando rápidamente la forma de un espejo flexible especial más pequeño para que coincida con la turbulencia local, en función de la retroalimentación en tiempo real al sistema de soporte del espejo a partir de las observaciones de la estrella de baja masa. Hokupa’a puede contar fotones individuales (partículas de luz) y, por lo tanto, puede enfocar con precisión incluso estrellas muy débiles (es decir, de baja masa).
Las imágenes de óptica adaptativa de infrarrojo cercano hechas por el telescopio Gemini de 8 metros en esta encuesta fueron dos veces más nítidas que las que se pueden hacer en las mismas longitudes de onda por el telescopio espacial Hubble de 2,4 metros en órbita terrestre. La única encuesta terrestre de este tipo, este trabajo requirió cinco noches durante un año con el sistema Hokupa’a en Gemini North.
Es importante tener en cuenta que las distancias utilizadas aquí son las medidas en el cielo. Las separaciones orbitales reales pueden ser ligeramente mayores una vez que se conozca la órbita completa de estos binarios en el futuro.
Otros miembros del equipo científico incluyen James Liebert (Observatorio Steward, Universidad de Arizona), Wolfgang Brandner (Observatorio Europeo Austral, Garching, Alemania), y Eduardo Martin y Dan Potter (Instituto de Astronomía, Universidad de Hawai).
Las observaciones reportadas aquí son parte de una encuesta en curso. Los resultados iniciales de las primeras 20 estrellas de baja masa de nuestra encuesta se publicaron en la edición del 1 de marzo de 2002 de The Astrophysical Journal Letters vol 567 páginas L53-L57.
Las imágenes e ilustraciones relacionadas con este comunicado de prensa están disponibles en Internet en: http://www.gemini.edu/media/images_2002-7.html.
Se puede contactar a Laird Close al 520 / 626-5992, [correo electrónico protegido], después de que regrese a su oficina el 28 de mayo.
Esta encuesta fue apoyada en parte por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de EE. UU. Y el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona. Hokupa’a cuenta con el apoyo del Grupo de Óptica Adaptativa de la Universidad de Hawaii y la National Science Foundation.
El Observatorio Gemini es una colaboración internacional que ha construido dos telescopios idénticos de 8 metros. Los telescopios están ubicados en Mauna Kea, Hawai (Gemini Norte) y Cerro Pachín en el centro de Chile (Gemini Sur), y por lo tanto proporcionan una cobertura total de ambos hemisferios del cielo. Ambos telescopios incorporan nuevas tecnologías que permiten espejos grandes y relativamente delgados bajo control activo para recolectar y enfocar la radiación óptica e infrarroja del espacio.
El Observatorio Gemini proporciona a las comunidades astronómicas de cada país socio instalaciones astronómicas de última generación que asignan tiempo de observación en proporción a la contribución de cada país. Además del apoyo financiero, cada país también aporta importantes recursos científicos y técnicos. Las agencias nacionales de investigación que forman la asociación Gemini incluyen: la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF), el Consejo de Investigación de Física y Astronomía de Partículas del Reino Unido (PPARC), el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC), la Comisión Nacional de Investigación de Chile? n Cientifica y Tecnológica (CONICYT), el Consejo de Investigación Australiano (ARC), el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas Argentinas (CONICET) y el Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico y Tecnológico Brasileño (CNPq) ) El Observatorio es administrado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, Inc. (AURA) en virtud de un acuerdo de cooperación con la NSF. La NSF también sirve como la agencia ejecutiva de la asociación internacional.
Para obtener más información, consulte el sitio web de Gemini en: http://www.us-gemini.noao.edu/media/.
Fuente original: Comunicado de prensa de Gemini
