Un descubrimiento accidental sugiere una población oculta de interesantes objetos cósmicos

Las enanas marrones no son ni estrellas ni planetas, y un nuevo estudio sugiere que podría haber más de lo que los científicos pensaban, acechando en nuestra galaxia.

Un nuevo estudio ofrece una explicación tentativa de cómo surgió un objeto cósmico peculiar llamado WISEA J153429.75-104303.3, apodado “El Accidente”.

“El Accidente” es una enana marrón. Aunque se forman como estrellas, estos objetos no tienen suficiente masa para iniciar la fusión nuclear, el proceso que hace que las estrellas brillen. Y aunque las enanas marrones a veces desafían la caracterización, los astrónomos conocen bien sus características generales.

La mancha oscura moviéndose en la esquina inferior izquierda de la pantalla es una enana marrón apodada “El accidente”, que fue descubierta por el científico aficionado Dan Caselden. Se había pasado por alto en las búsquedas típicas porque no se parece a ninguna otra enana marrón conocida.
Créditos: NASA/JPL-Caltech/Dan Caselden.

O las conocían, hasta que encontraron esta.

“El Accidente” obtuvo su nombre después de ser descubierto por pura suerte. Pasó desapercibida en las búsquedas normales porque no se parece a ninguna otra de las más de 2.000 enanas marrones que se han encontrado en nuestra galaxia hasta ahora.

A medida que las enanas marrones envejecen, se enfrían y su brillo cambia en diferentes longitudes de onda de luz. Es parecido a cómo algunos metales pasan de un blanco brillante, cuando están calientes, a un rojo intenso según se enfrían. “El Accidente” confundió a los científicos ya que era débil en algunas longitudes de onda clave (lo que sugiere que era muy fría y vieja), pero brillante en otras, que indica una temperatura más alta.

“Este objeto desafió todas nuestras expectativas”, dijo Davy Kirkpatrick, astrofísico de IPAC en Caltech en Pasadena, California. Él y sus coautores postulan en su nuevo estudio, que aparece en Astrophysical Journal Letters, que “El Accidente” podría tener entre 10 mil y 13 mil millones de años, al menos el doble de la edad promedio de otras enanas marrones conocidas. Eso significa que se habría formado cuando nuestra galaxia era mucho más joven y tenía una composición química diferente. Si ese es el caso, es probable que haya muchas más de estas antiguas enanas marrones al acecho en nuestro vecindario galáctico.

Un perfil peculiar

“El Accidente” fue detectado por primera vez por el Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) de la NASA, lanzado en 2009 bajo el nombre de WISE y administrado por el Jet Propulsion Laboratory de la NASA en el Sur de California. Debido a que las enanas marrones son objetos relativamente fríos, irradian principalmente luz infrarroja, o longitudes de onda más largas que las que el ojo humano puede detectar.

Las enanas marrones comparten ciertas características tanto con las estrellas como con los planetas. Generalmente, son menos masivas que las estrellas y más masivas que los planetas. Una enana marrón se convierte en estrella si la presión de su núcleo aumenta lo suficiente como para iniciar la fusión nuclear, el proceso que hace que las estrellas brillen.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Para comprender cómo “El Accidente” podría tener propiedades tan aparentemente contradictorias, lo observaron en longitudes de onda infrarrojas adicionales con un telescopio terrestre en el Observatorio W. M. Keck, en Hawai. Pero la enana marrón parecía tan débil en esas longitudes de onda que no pudieron detectarla, confirmando por ello, que probablemente era muy fría.

A continuación, analizaron la posibilidad de que la penumbra se debiera a que “El Accidente” está más lejos de que se pensaba de la Tierra. Pero no fue el caso, ya que las precisas mediciones de distancia de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA, determinaron la distancia del objeto, en unos 50 años luz de la Tierra. El equipo se percató de que se mueve rápido, a unos 800.000 kilómetros por hora. Esa velocidad es mucho más rápida de la que se conoce de todas las otras enanas marrones que se encuentran a esta distancia de la Tierra, lo que significa que probablemente ha estado dando vueltas alrededor de la galaxia durante mucho tiempo, encontrando objetos masivos que la aceleran con su gravedad.

Todos los datos sugieren que “El accidente” es extremadamente antiguo, por ello los investigadores proponen que sus propiedades no son tan extrañas y pueden ser una pista de su antigüedad. Cuando la Vía Láctea se formó hace unos 13.600 millones de años, estaba compuesta casi en su totalidad por hidrógeno y helio. Otros elementos, como el carbono, se formaron dentro de las estrellas; cuando estas explotaron como supernovas, dispersaron los elementos por toda la galaxia.

El metano, compuesto de hidrógeno y carbono, es común en la mayoría de las enanas marrones que tienen una temperatura similar a “El Accidente”, pero el perfil de luz de esta sugiere que contiene muy poco metano. Como todas las moléculas, el metano absorbe longitudes de onda específicas de luz, por lo que una enana marrón rica en metano sería tenue en esas longitudes de onda. “El Accidente” es brillante en esas longitudes de onda, lo que podría indicar niveles bajos de metano.

Por lo tanto, el perfil de luz de “El Accidente” podría coincidir con el de una enana marrón muy vieja que se formó cuando la galaxia todavía era pobre en carbono; muy poco carbono en la formación significa muy poco metano en su atmósfera hoy. “No es una sorpresa encontrar una enana marrón tan vieja, pero es una sorpresa encontrar una en nuestro patio trasero”, dijo Federico Marocco, astrofísico del IPAC en Caltech, quien dirigió las nuevas observaciones utilizando los telescopios Keck y Hubble. “Esperábamos que existieran enanas marrones de esta edad, pero también esperábamos que fueran increíblemente raras. La posibilidad de encontrar una tan cerca del sistema solar podría ser una coincidencia afortunada, o puede indicar que son más comunes de lo que pensamos”.

Esta ilustración representa una enana marrón oscura y fría en el espacio. Las enanas marrones se forman como estrellas, pero no tienen suficiente masa para encender la fusión nuclear en sus núcleos, el proceso que hace que las estrellas se quemen. Como resultado, comparten algunas características físicas con planetas masivos, como Júpiter.
Créditos: IPAC/Caltech.
Un accidente afortunado

Para encontrar enanas marrones más antiguas como “El accidente”, los investigadores podrían tener que cambiar la forma en la que buscan estos objetos.

“El accidente” fue descubierto por el científico aficionado Dan Caselden, que estaba usando un programa online que creó para encontrar enanas marrones en los datos de NEOWISE. El cielo está lleno de objetos que irradian luz infrarroja; en general, estos objetos parecen permanecer fijos en el cielo, debido a su gran distancia de la Tierra. Pero como las enanas marrones son tan débiles, solo son visibles cuando están relativamente cerca de la Tierra, y eso significa que los científicos pueden observarlas moviéndose por el cielo durante meses o años. (NEOWISE mapea todo el cielo aproximadamente una vez cada seis meses).

El programa de Caselden intentó eliminar los objetos infrarrojos estacionarios (como estrellas distantes) de los mapas de NEOWISE y resaltar los objetos en movimiento que tenían características similares a las enanas marrones conocidas. Estaba mirando a una de esas candidatas a enana marrón cuando vio otro objeto mucho más tenue que se movía rápidamente por la pantalla. Esto resultó ser WISEA J153429.75-104303.3, que no se había detectado porque no coincidía con el perfil del programa para una enana marrón. Caselden lo identificó por accidente.

“Este descubrimiento nos dice que hay más variedad en las composiciones de las enanas marrones de lo que hemos visto hasta ahora”, dijo Kirkpatrick. “Es probable que haya más rarezas y debemos pensar en cómo buscarlos”.

Más sobre las misiones

Lanzada en 2009, la nave espacial WISE se puso en hibernación en 2011 después de completar su misión principal. En septiembre de 2013, la NASA reactivó la nave espacial con el objetivo principal de escanear en busca de objetos cercanos a la Tierra, o NEO, y la misión y la nave espacial pasaron a llamarse NEOWISE. JPL, una división de Caltech, administraba y operaba WISE para la Science Mission Directorate (SMD) de la NASA. La misión fue seleccionada en el marco del Explorers Program de la NASA administrado por el Goddard Space Flight Center de la agencia en Greenbelt, Maryland. NEOWISE es un proyecto de JPL, una división de Caltech, y la Universidad de Arizona, con el apoyo de la Planetary Defense Coordination Office de la NASA.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.