Por primera vez, un equipo de astrónomos ha utilizado observaciones de un radiotelescopio y un par de observatorios en Maunakea para descubrir y caracterizar una enana marrón fría, también conocida como «estrella fallida». El descubrimiento, designado BDR J1750 + 3809, es el primer objeto subestelar detectado a través de observaciones de radio; hasta ahora, las enanas marrones se habían encontrado en gran parte a partir de estudios del cielo infrarrojo.
BDR J1750 + 3809 (apodada «Elegast» por el equipo que la descubrió) fue identificada por primera vez utilizando datos del telescopio Low-Frequency Array (LOFAR) en Europa, y posteriormente el hallazgo se confirmó utilizando telescopios en la cima de Maunakea, a saber, el Observatorio Internacional Gemini y la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA (que es operada por la Universidad de Hawai). El descubrimiento directo de estos objetos con radiotelescopios sensibles como LOFAR es un avance significativo, porque demuestra que los astrónomos pueden detectar objetos que son demasiado fríos y débiles para ser encontrados en estudios infrarrojos, y quizás incluso detectar exoplanetas gigantes gaseosos que flotan libremente.
La investigación se publica en The Astrophysical Journal Letters. El astrónomo Michael Liu y el estudiante de posgrado Zhoujian Zhang del Instituto de Astronomía de la UH (IfA) fueron coautores del artículo. «Este trabajo abre un método completamente nuevo para encontrar los objetos más fríos flotando en las cercanías del Sol, que de otro modo serían demasiado débiles para descubrir con los métodos utilizados durante los últimos 25 años«, asegura Liu.
La enana marrón fría bajo una nueva luz
Las enanas marrones están catalogadas en el límite entre los planetas más grandes y las estrellas más pequeñas. Ocasionalmente denominadas «estrellas fallidas», las enanas marrones carecen de la masa de las estrellas convencionales para desencadenar la fusión de hidrógeno en sus núcleos y, en cambio, brillan en longitudes de onda infrarrojas con el calor sobrante de su formación. Las enanas marrones poseen atmósferas gaseosas que se asemejan a los planetas gigantes gaseosos de nuestro sistema solar más que a cualquier estrella.
Si bien las enanas marrones carecen de las reacciones de fusión que mantienen al Sol brillante, pueden emitir luz en longitudes de onda de radio. El proceso subyacente que alimenta esta emisión de radio es familiar, ya que también ocurre en el planeta más grande del Sistema Solar. El poderoso campo magnético de Júpiter acelera las partículas cargadas, como los electrones, que a su vez producen radiación, en este caso ondas de radio y auroras.
El hecho de que las enanas marrones sean emisoras de radio permitió la colaboración internacional de los astrónomos detrás de este resultado para desarrollar una nueva estrategia de observación. Las emisiones de radio se han detectado previamente en sólo un puñado de enanas marrones frías, que fueron descubiertas y catalogadas por estudios infrarrojos antes de ser observadas con radiotelescopios. El equipo decidió cambiar esta estrategia, utilizando un radiotelescopio sensible para descubrir fuentes de radio frías y débiles y luego realizar observaciones infrarrojas de seguimiento con telescopios de Maunakea para clasificarlas.
«Nos preguntamos, ‘¿Por qué apuntar nuestro radiotelescopio a las enanas marrones catalogadas?’«, comenta Harish Vedantham, autor principal del estudio y astrónomo de ASTRON en los Países Bajos. «Hagamos una gran imagen del cielo y descubramos estos objetos directamente con ondas de radio«.
Además de ser un resultado emocionante por derecho propio, el descubrimiento de BDR J1750 + 3809 podría proporcionar una visión tentadora de un futuro en el que los astrónomos puedan medir las propiedades de los campos magnéticos de los exoplanetas. Las enanas marrones frías son los cuerpos más cercanos a los exoplanetas que los astrónomos pueden detectar actualmente con radiotelescopios, y este descubrimiento podría usarse para probar teorías que predicen la fuerza del campo magnético de los exoplanetas. Los campos magnéticos son un factor importante para determinar las propiedades atmosféricas y la evolución a largo plazo de los exoplanetas.
La técnica usada podría producir más resultados
Tras encontrar una variedad de firmas de radio reveladoras en sus observaciones, el equipo tuvo que distinguir las fuentes potencialmente interesantes de las galaxias de fondo. Para hacerlo, buscaron una forma especial de ondas de radio polarizadas circularmente, una característica de la luz de las estrellas, planetas y enanas marrones, pero no de las galaxias de fondo. Habiendo encontrado una fuente de radio polarizada circularmente, el equipo recurrió a imágenes de archivo, el Telescopio Gemini-Norte y el IRTF de la NASA para proporcionar las medidas necesarias para identificar su descubrimiento.
El IRTF de la NASA está equipado con un espectrómetro sensible, SpeX, que ha sido un caballo de batalla para el estudio de las enanas marrones durante los últimos 20 años, incluida una actualización hace cinco años financiada por la National Science Foundation. El equipo utilizó SpeX para obtener un espectro de la enana marrón fría BDR J1750 + 3809, que reveló la firma característica del metano en la atmósfera. El metano es el sello distintivo de las enanas marrones más frías, y también abunda en las atmósferas de los planetas gigantes gaseosos de nuestro sistema solar.
«Estas observaciones realmente resaltan la mayor eficiencia de SpeX luego de su actualización financiada por la NSF con sistemas electrónicos y de infrarrojos de última generación en 2015«, concluye John Rayner, director de IRTF y astrónomo de la UH IfA.
Fuente: The Astrophysical Journal Letters.
