Ciencia Kanija

Impresión artística de una enana marrón

Los astrónomos han usado las imágenes ultradetalladas obtenidas con el Telescopio Keck y el Telescopio Espacial Hubble para determinar por primera vez la masa de la clase más fría de “estrellas fallidas”, también conocidas como enanas marrones. Con masas tan ligeras como un 3 por ciento de la masa del Sol, estos son los objetos de masa más ligera flotando libres que jamás se han pesado fuera del Sistema solar. Las observaciones suponen un gran paso adelante en la comprobación de las predicciones teóricas de objetos que no pueden generar su propia energía interna, tanto las enanas marrones como los planetas gigantes gaseosos. Los nuevos hallazgos, que se presentarán en una conferencia de prensa en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en St. Louis, demuestran que las predicciones pueden tener algunos problemas.

“La masa en el parámetro fundamental que gobierna la historia de la vida de un objeto de vuelo libre, y de esta forma, tras muchos años de pacientes medidas, estamos encantados de informar de las primeras masas de las más frías y tenues enanas marrones”, dijo el Dr. Michael Liu del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai (IfA/UH). “Tras pesar estos diminutos, oscuros y fríos objetos, hemos confirmado que las predicciones teóricas son en su mayor parte correctas, pero no por completo”. El equipo que anunció los resultados está compuesto por el Dr. Liu, Mr. Trent J. Dupuy (IfA/UH), y el Dr. Michael J. Ireland (Universidad de Sydney).

Las enanas marrones son un tipo de objeto que representa el eslabón perdido entre las estrellas de menor masa y los planetas gigantes tales como Júpiter y Saturno. Las enanas marrones son los objetos más fríos y tenues que pueden observarse directamente fuera del Sistema Solar. Emiten apenas aproximadamente 1/300 000 veces la energía del Sol y sus superficie tiene temperaturas equiparables al interior de un horno para pizzas (400° C), más de 5000° C más frío que la superficie de nuestro Sol.

“Los astrónomos han medido la emisión de energía y temperatura de una miríada de enanas marrones. Sin embargo, la propiedad más importante de todas es la más difícil de medir – la masa”, dijo el Dr. Ireland.

Para determinar las masas, el equipo pasó varios años estudiando enanas marrones que tienen lugar en parejas, es decir dos enanas marrones que están ligadas mutuamente por la gravedad y se orbitan entre sí, de una forma similar a como la Tierra orbita al Sol. Como demostró por primera vez Johannes Kepler en el siglo XVII, la masa total de un sistema binario puede determinarse con precisión midiendo el tamaño de la órbita y cuánto tardan los dos objetos en completar un ciclo orbital.

“Estas son una medidas muy complejas, debido a que las enanas marrones binarias tienen diminutas separaciones en el cielo y se orbitan muy lentamente. Necesitábamos obtener las medidas más precisas posibles con los telescopios actuales para monitorizar con detalle el movimiento”, dijo el Mr. Dupuy.

Los astrónomos obtuvieron imágenes usando el Telescopio Keck II de 10 metros en Mauna Kea, Hawai. Keck II está equipado con una potente sistema de óptica adaptativa que corrige el difuminado de las imágenes astronómicas causado por la turbulencia de la atmósfera de la Tierra. El sistema de Keck puede también emplear un láser de baja potencia para crear una estrella “artificial” que permita tal corrección para casi cualquier punto del cielo.

Las imágenes resultantes tienen una resolución angular de 1/20 segundos de arco, aproximadamente 1/40 000 el diámetro de la luna llena. Una persona con una visión tan aguda como el sistema de ópticas adaptativas de Keck sería capaz de leer una revisa que estuviese a más de un kilómetro de distancia. De hecho, la precisión posicional lograda con imágenes tan detalladas es equivalente a acertar con el centro de una diana de dardos a 13 000 kilómetros.

Monitorizando regularmente las binarias con la óptica adaptativa de Keck y analizando datos anteriores obtenidos con el Telescopio Espacial Hubble, el equipo fue capaz de medir el tamaño y duración de las órbitas de las binarias, y por tanto determinar las masas.

El equipo midió las masas de dos enanas marrones binarias. Una, conocida como 2MASS 1534-2952AB, está compuesta de dos enanas marrones de “metano”, el tipo más frío de enana marrón, que se caracteriza por la presencia de gas metano en sus atmósferas. Esta es la primera medida de masa para este tipo de enana marrón. El equipo encontró que la masa total de 2MASS 1534-2952AB es de sólo el 6 por ciento de la masa del Sol, y cada enana marrón del mismo tiene una masas de aproximadamente el 3 por ciento de la del Sol (aproximadamente 30 veces la masa de Júpiter).El otro sistema binario, HD 130948BC, es un par de enanas marrones “polvorientas” ligeramente más cálidas con una masa total de sólo el 1 por ciento de la masa del Sol y masas individuales de aproximadamente el 5,5 por ciento del Sol.

Los modelos teóricos predicen las masas de las enanas marrones basándose en su emisión de energía y temperatura. Pero cuando el equipo comparó las medidas de las masas con las predicciones teóricas, no concordaban. Por ejemplo, al temperatura de superficie de 2MASS 1534-2952AB era mucho más fría de los esperado dado su actual novel de emisión de energía, mientras que HD 130948BC era mucho más cálida.

“Aunque existe un acuerdo general entre nuestros datos y las predicciones, alguno no está del todo bien con los estudios teóricos de las enanas marrones, ya sea al determinar sus temperaturas o al predecir su emisión de energía. O tal vez ambas”, dijo el Dr. Liu. “Estos hallazgos serán un desafío para los teóricos, y nos han inspirado para medir las masas de más enanas marrones en los próximos años y comprender mejor el problema”.

Las dos binarias, situadas en la constelación de Libra (la Balanza) y Bootes (el Boyero), están aproximadamente entre 45-60 años luz de distancia de la Tierra. Los dos componentes de cada binaria tienen una separación típica de aproximadamente 2 unidades astronómicas (UA), donde 1 UA es la distancia de la Tierra al Sol. Esto es un poco mayor que 1,5 UA la distancia entre Marte y el Sol. Sus periodos orbitales son de aproximadamente 10-15 años, comparados con los dos años de Marte alrededor del Sol.

Los resultados del equipo se describen en dos próximos artículos enviados a la revista Astrophysical Journal. Esta investigación ha sido patrocinada por la Fundación Nacional de Ciencia y la Fundación Alfred P. Sloan.

Esta entrada fue escrita el Miércoles, 4 de Junio de 2008 a las 1:40 pm y archivada en Astronomía. Puedes seguir cualquier respuesta a esta entrada a través del feed RSS 2.0. Puedes dejar una respuesta, o trackback desde tu propio sitio web.