Por primera vez, la NASA mide la velocidad del viento en una enana marrón.


El concepto artístico muestra una enana marrón, un objeto que es al menos 13 veces la masa de Júpiter pero no lo suficientemente masivo como para comenzar la fusión nuclear, que es la característica definitoria de una estrella. Recientemente, un científico que utilizó el telescopio espacial Spitzer de la NASA realizó la primera medición directa del viento en una enana marrón.
Créditos: NASA / JPL-Caltech

Por primera vez, los científicos han medido directamente la velocidad del viento en una enana marrón, un objeto más grande que Júpiter (el planeta más grande de nuestro Sistema Solar) pero no lo suficientemente masivo como para convertirse en una estrella. Para lograr el hallazgo, utilizaron un nuevo método que también podría aplicarse para aprender sobre las atmósferas de los planetas dominados por gases fuera de nuestro Sistema Solar.

Descrito en un artículo en la revista Science, el trabajo combina observaciones de un grupo de radiotelescopios con datos del observatorio infrarrojo recientemente retirado de la NASA, el Telescopio Espacial Spitzer, administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la agencia en el sur de California.

Llamado oficialmente 2MASS J10475385 + 2124234, el objetivo del nuevo estudio era una enana marrón ubicada a 32 años luz de la Tierra, a tiro de piedra, cósmicamente hablando. Los investigadores detectaron vientos moviéndose alrededor del planeta a 2.293 kilómetros por hora. A modo de comparación, la atmósfera de Neptuno presenta los vientos más rápidos del sistema solar, que azotan a más de aproximadamente 2.000 kilómetros por hora.

Medir la velocidad del viento en la Tierra significa registrar el movimiento de nuestra atmósfera gaseosa en relación con la superficie sólida del planeta. Pero las enanas marrones están compuestas casi por completo de gas, por lo que “viento” se refiere a algo ligeramente diferente. Las capas superiores de una enana marrón son donde porciones del gas pueden moverse independientemente. A cierta profundidad, la presión se vuelve tan intensa que el gas se comporta como una bola única y sólida que se considera el interior del objeto. A medida que el interior gira, tira de las capas superiores (la atmósfera) a lo largo para que las dos estén casi sincronizadas.


Las enanas marrones son más masivas que los planetas pero no tanto como las estrellas. En términos generales, tienen entre 13 y 80 veces la masa de Júpiter. Una enana marrón se convierte en una estrella si su presión central se eleva lo suficiente como para comenzar la fusión nuclear.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.

En su estudio, los investigadores midieron la ligera diferencia en la velocidad de la atmósfera de la enana marrón con respecto a su interior. Con una temperatura atmosférica de más de 600 grados Celsius, esta enana marrón en particular, irradia una cantidad sustancial de luz infrarroja. Junto con su proximidad a la Tierra, esta característica hizo posible que Spitzer detectara características en la atmósfera de la enana marrón a medida que giran dentro y fuera de la vista. El equipo utilizó esas características para registrar la velocidad de rotación atmosférica.

Para determinar la velocidad del interior, se centraron en el campo magnético de la enana marrón. Un descubrimiento relativamente reciente encontró que los interiores de las enanas marrones generan fuertes campos magnéticos. A medida que la enana marrón gira, el campo magnético acelera las partículas cargadas que a su vez producen ondas de radio, que los investigadores detectaron con los radiotelescopios en la gran matriz Karl G. Jansky en Nuevo México.

Atmósferas Planetarias

El nuevo estudio es el primero en demostrar este método comparativo para medir la velocidad del viento en una enana marrón. Para medir su precisión, el grupo probó la técnica utilizando observaciones infrarrojas y de radio de Júpiter, que también está compuesto principalmente de gas y tiene una estructura física similar a una pequeña enana marrón. El equipo comparó las tasas de rotación de la atmósfera y el interior de Júpiter utilizando datos que fueron similares a los que pudieron recolectar para la enana marrón mucho más distante. Luego confirmaron su cálculo para la velocidad del viento de Júpiter utilizando datos más detallados recopilados por sondas que han estudiado a Júpiter de cerca, lo que demuestra que su enfoque para la enana marrón funcionó.

Los científicos han utilizado previamente Spitzer para inferir la presencia de vientos en exoplanetas y enanas marrones en función de las variaciones en el brillo de sus atmósferas en luz infrarroja. Y los datos del Buscador de planetas de velocidad radial de alta precisión (HARPS), un instrumento del telescopio La Silla del Observatorio Europeo Austral en Chile, se han utilizado para realizar una medición directa de las velocidades del viento en un planeta distante.

Pero el nuevo documento representa la primera vez que los científicos comparan directamente la velocidad atmosférica con la velocidad del interior de una enana marrón. El método empleado podría aplicarse a otras enanas marrones o a planetas grandes si las condiciones fuesen las correctas, según los autores.

“Creemos que esta técnica podría ser realmente valiosa para proporcionar información sobre la dinámica de las atmósferas de exoplanetas”, dijo la autora principal Katelyn Allers, profesora asociada de física y astronomía en la Universidad de Bucknell en Lewisburg, Pennsylvania. “Lo que es realmente emocionante es poder aprender sobre cómo la química, la dinámica atmosférica y el entorno alrededor de un objeto están interconectados, y la posibilidad de obtener una visión realmente integral de estos mundos”.

El telescopio espacial Spitzer fue desarmado el 30 de enero de 2020, después de más de 16 años en el espacio. JPL gestionó las operaciones de la misión Spitzer para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Los datos científicos de Spitzer continúan siendo analizados por la comunidad científica a través del archivo de datos de Spitzer ubicado en el Infrared Science Archive ubicado en IPAC en Caltech. Las operaciones científicas se llevaron a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en IPAC en Caltech en Pasadena. Las operaciones de naves espaciales se basaron en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado. Caltech gestiona JPL para la NASA.