Un descubrimiento accidental sugiere una población oculta de objetos cósmicos

Este mosaico muestra todo el cielo fotografiado por el Wide-field Infrared Survey Explorer ( WISE). La luz infrarroja se refiere a longitudes de onda que son más largas que las visibles para el ojo humano. Muchos objetos cósmicos irradian infrarrojos, incluidas las nubes de gas y polvo donde se forman las estrellas y las enanas marrones. 
Crédito: NASA / JPL-Caltech / UCLA. (Detalles completos de la imagen).

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

Un nuevo estudio ofrece una explicación tentadora 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.

O lo hicieron, hasta que encontraron esta.

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

¿Puedes ver 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 ciudadano Dan Caselden. Había pasado por alto las búsquedas típicas porque no se parece a ninguna otra enana marrón conocida. Detalles completos de la imagen.

Crédito: NASA / JPL-Caltech / Dan Caselden. 

A medida que las enanas marrones envejecen, se enfrían y cambia su brillo en diferentes longitudes de onda de luz. No es diferente de cómo algunos metales, cuando se calientan, pasan de un blanco brillante a un rojo intenso a medida que se enfrían. El accidente confundió a los científicos porque era débil en algunas longitudes de onda clave, lo que sugiere que era muy frío (y viejo), pero brillante en otras, lo 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 millones 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 Explorador de Sondeo Infrarrojo de Campo Amplio de Objetos Cercanos a la Tierra ( NEOWISE ) de la NASA, lanzado en 2009 bajo el nombre de WISE y administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro 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 de lo que el ojo humano puede ver.

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.  Detalles completos de la imagen.
Crédito:
NASA / JPL-Caltech.

Para descubrir cómo El Accidente podría tener propiedades tan aparentemente contradictorias, – algunos sugieren que es muy frío, otros indican que es mucho más cálido,- los científicos necesitaban más información. Entonces lo observaron en longitudes de onda infrarrojas adicionales con un telescopio terrestre en el Observatorio WM Keck en Hawai. Pero la enana marrón parecía tan débil en esas longitudes de onda que no pudieron detectarlo en absoluto, aparentemente confirmando su sugerencia de que era muy frío.

A continuación, se propusieron determinar si la penumbra se debió a que El Accidente estaba más lejos de lo esperado de la Tierra. Pero ese no fue el caso, según las mediciones de distancia precisas de los telescopios espaciales Hubble y  Spitzer de la NASA. Habiendo determinado la distancia del objeto, a unos 50 años luz de la Tierra, el equipo se dio cuenta de que se está moviendo rápido, alrededor de medio millón de millas por hora (800.000 kph). Eso es mucho más rápido que todas las otras enanas marrones que se sabe están a esta distancia de la Tierra, lo que significa que probablemente ha estado dando vueltas alrededor de la galaxia durante mucho tiempo, encontrándose con objetos masivos que la aceleraron con su gravedad.

Las extrañas propiedades de ‘El Accidente’ apuntan a su edad

Con un montón de evidencia que sugiere que El Accidente es extremadamente antiguo, los investigadores proponen que sus extrañas propiedades no son extrañas en absoluto y que pueden ser una pista de su edad.

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 las estrellas más masivas 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 la de El Accidente. Pero el perfil ligero de este objeto 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, por el contrario, 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 de 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 nos dice que son más comunes de lo que pensamos”.

La ilustración de este artista muestra 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.
Crédito:
IPAC / Caltech.

Un accidente afortunado

Para encontrar enanas marrones más antiguas como El Accidente, si están ahí fuera, los investigadores podrían tener que cambiar la forma en que buscan estos objetos.

El accidente fue descubierto por el científico ciudadano Dan Caselden, que estaba usando un programa en línea 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 debido a que las enanas marrones son tan débiles, solo son visibles cuando están relativamente cerca de la Tierra, y eso significa que los científicos pueden observarlas moverse 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 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. Este resultaría ser WISEA J153429.75-104303.3, que no se había resaltado porque no coincidía con el perfil del programa de una enana marrón. Caselden lo atrapó 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 extrañas y debemos pensar en cómo buscarlas».

Fuente: NASA Jet Propulsion Laboratory – California Institute of Technology (Calthec).

Artículo original: An Accidental Discovery Hints at a Hidden Population of Cosmic Objects. Aug 31, 2021.

Material relacionado

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 (Near Earth Objects), y la misión y la nave espacial pasaron a llamarse NEOWISE. JPL, una división de Caltech, administraba y operaba WISE para la Dirección de Misiones Científicas (SMD) de la NASA. La misión fue seleccionada de manera competitiva bajo el Programa de Exploradores de la NASA administrado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard 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 Oficina de Coordinación de Defensa Planetaria de la NASA.

Para obtener más información sobre WISE, visite:

JPL gestionó las operaciones de la misión Spitzer para el SMD de la NASA hasta que la nave espacial se retiró en 2020. Las operaciones científicas se llevaron a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en IPAC en Caltech. Las operaciones de la nave espacial se basaron en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado. El archivo de datos de Spitzer se encuentra en el Archivo de Ciencia Infrarroja en IPAC en Caltech.

Para obtener más información sobre la misión Spitzer de la NASA, visite:

El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía en Washington.

Para obtener más información sobre el Hubble de la NASA, visite:

Para obtener más oportunidades de participar en los proyectos de ciencia ciudadana de la NASA, visite:

Sobre las Enanas Marrones encontradas por científicos ciudadanos

Dos extrañas enanas marrones encontradas con la ayuda de científicos ciudadanos

El concepto de este artista muestra una enana marrón, una bola de gas no lo suficientemente masiva como para alimentarse como lo hacen las estrellas. A pesar de su nombre, las enanas marrones parecerían magenta o rojo anaranjado para el ojo humano si se vieran de cerca. Agrandar imagen.
Crédito: William Pendrill (CC BY)

Los datos de la misión NEOWISE de la NASA, administrada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la agencia, impulsan la búsqueda de estos objetos que no son del todo planetas pero tampoco del todo estrellas. Con la ayuda de científicos ciudadanos, los astrónomos han descubierto dos enanas marrones altamente inusuales, bolas de gas que no son lo suficientemente masivas como para alimentarse como lo hacen las estrellas. El siguiente artículo lo presenta y contiene además una selección de recursos sobre el tema.

100 Mundos Fríos Encontrados Cerca Del Sol

Impresión artística de uno de los descubrimientos superlativos de este estudio, la enana blanca de separación amplia más antigua conocida, más el par de enanas marrones frías. El pequeño orbe blanco representa a la enana blanca, el remanente de una estrella parecida al Sol muerta hace mucho tiempo. El objeto de primer plano marrón / naranja es la compañera enana marrón recién descubierta. Esta débil enana marrón fue pasada por alto anteriormente hasta que fue descubierta por científicos ciudadanos. Se encuentra justo dentro del plano de la Vía Láctea.
Crédito: NOIRLab / NSF / AURA / P. Marenfeld; reconocimiento: William Pendrill.

Científicos ciudadanos ayudan a localizar algunas de las enanas marrones más frías jamás descubiertas.

¿Qué tan completo es nuestro censo de los vecinos más cercanos al Sol? Los astrónomos y un equipo de voluntarios de detección de datos del proyecto Backyard Worlds: Planet 9, descubrieron aproximadamente 100 mundos fríos cerca del Sol. Estos son objetos más masivos que los planetas pero más ligeros que las estrellas, conocidos como enanas marrones.

Sobre el límite entre las enanas rojas y las enanas marrones

Las enanas marrones (una ilustrada) brillan débilmente por el calor de su formación, pero tienen muy poca masa para sostener reacciones nucleares. Crédito: JPL-CALTECH / NASA.

A menudo es difícil distinguir entre enanas rojas y marrones, porque cuando son jóvenes ambas se ven iguales: rojas y tenues. Pero solo las enanas rojas nacen con suficiente masa para sostener las mismas reacciones nucleares que alimentan estrellas como el Sol. En contraste, las enanas marrones brillan en rojo principalmente por el calor de su nacimiento, pero luego su actividad nuclear se apaga, haciendo que se enfríen y se desvanezcan. Ahora, los astrofísicos Dino Hsu Adam Burgasser de la Universidad de California en San Diego y sus colegas han discernido la línea divisoria entre los dos tipos al explotar cómo se mueven por el espacio.

Una misión de búsqueda de exoplanetas con la capacidad de encontrar enanas marrones

WFIRST realizará observaciones de microlente en la dirección del centro de la galaxia de la Vía Láctea.  La mayor densidad de estrellas producirá más detecciones de exoplanetas. Ampliar imagenVer video.
Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA / Laboratorio CI.

La misión WFIRST de la NASA identificará planetas con órbitas grandes, similares a los gigantes lejanos de nuestro Sistema Solar, Urano y Neptuno. Para hacerlo utilizará la deformación del espacio-tiempo (microlentes gravitatorias).

La misma encuesta de microlente que revelará miles de planetas también detectará cientos de otros objetos cósmicos extraños e interesantes. Los científicos podrán estudiar cuerpos flotantes con masas que van desde la de Marte hasta 100 veces la del Sol.

El extremo inferior del rango de masa incluye planetas que fueron expulsados ​​de sus estrellas anfitrionas y ahora deambulan por la galaxia como planetas rebeldes. Luego están las enanas marrones, que son demasiado masivas para ser caracterizadas como planetas pero no lo suficientemente masivas como para encender como estrellas. Las enanas marrones no brillan visiblemente como estrellas, pero WFIRST podrá estudiarlas en luz infrarroja a través del calor que queda de su formación.

Curiosidades

Vientos Récord en una Enana Marrón Cercana

Impresión artística de una enana marrón con bandas de nubes. 
Crédito: NASA / JPL-Caltech.

Las observaciones infrarrojas y de radio revelan vientos zonales que se mueven a más de 2,000 kilómetros por hora en una «estrella fallida» en nuestro vecindario celestial.

Los vientos de alta velocidad de huracanes y tornados con frecuencia causan estragos en la Tierra. Pero ahora los científicos han usado observaciones infrarrojas y de radio para deducir que flujos mucho, mucho más rápidos —más de 600 metros por segundo, muy lejos de la escala Saffir-Simpson— rodean a una enana marrón a unos 35 años luz de distancia. Estos resultados ofrecen una visión rara de las propiedades atmosféricas de un mundo distante y allanan el camino para medir la velocidad del viento de los exoplanetas, sugiere el equipo.

 

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