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| Esta ilustración artística representa las cinco enanas marrones descubiertas con el satélite TESS. Todos estos objetos se encuentran en órbitas cercanas de 5 a 27 días (al menos 3 veces más cerca que Mercurio del Sol) alrededor de sus estrellas anfitrionas, mucho más grandes. Crédito: CC BY-NC-SA 4.0 - Thibaut Roger - UNIGE |
Las enanas marrones son objetos astronómicos con masas entre las de los planetas y las estrellas. La cuestión de dónde se encuentran exactamente los límites de su masa sigue siendo objeto de debate, sobre todo porque su constitución es muy similar a la de las estrellas de baja masa. Entonces, ¿cómo saber si se trata de una enana marrón o de una estrella de muy baja masa? Un equipo internacional, dirigido por científicos de la Universidad de Ginebra (UNIGE) y del Centro Nacional Suizo de Competencia en Investigación (NCCR) PlanetS, en colaboración con la Universidad de Berna, ha identificado cinco objetos que tienen masas cercanas a la frontera que separa a las estrellas de las enanas marrones y que podrían ayudar a los científicos a comprender la naturaleza de estos misteriosos objetos. Los resultados se publican en la revista Astronomy & Astrophysics.
Al igual que Júpiter y otros planetas gaseosos gigantes, las estrellas están formadas principalmente por hidrógeno y helio. Pero a diferencia de los planetas gaseosos, las estrellas son tan masivas y su fuerza gravitatoria tan poderosa que los átomos de hidrógeno se fusionan para producir helio, liberando enormes cantidades de energía y luz.
Estrellas fallidas
Las enanas marrones, en cambio, no son lo suficientemente masivas como para fusionar hidrógeno y, por tanto, no pueden producir la enorme cantidad de luz y calor de las estrellas. En su lugar, fusionan reservas relativamente pequeñas de una versión atómica más pesada del hidrógeno: El deuterio. Este proceso es menos eficaz y la luz de las enanas marrones es mucho más débil que la de las estrellas. Por ello, los científicos suelen denominarlas "estrellas fallidas".
"Sin embargo, aún no sabemos exactamente dónde se encuentran los límites de masa de las enanas marrones, límites que permiten distinguirlas de las estrellas de baja masa que pueden quemar hidrógeno durante muchos miles de millones de años, mientras que una enana marrón tendrá una etapa de combustión corta y luego una vida más fría", señala Nolan Grieves, investigador del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, miembro del NCCR PlanetS y primer autor del estudio. "Estos límites varían en función de la composición química de la enana marrón, por ejemplo, o de la forma en que se formó, así como de su radio inicial", explica.
Para tener una mejor idea de lo que son estos misteriosos objetos, tenemos que estudiar ejemplos en detalle. Pero resulta que son bastante raros. "Hasta ahora, solo hemos caracterizado con precisión unas 30 enanas marrones", afirma el investigador ginebrino. En comparación con los cientos de planetas que los astrónomos conocen en detalle, son muy pocos. Más aún si se tiene en cuenta que su mayor tamaño hace que las enanas marrones sean más fáciles de detectar que los planetas.
Nuevas piezas del rompecabezas
Hoy, el equipo internacional ha caracterizado como objetos de interés (TOI) a cinco compañeros que fueron identificados originalmente con el Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS): TOI-148, TOI-587, TOI-681, TOI-746 y TOI-1213. Se denominan "compañeros" porque orbitan alrededor de sus respectivas estrellas anfitrionas. Lo hacen con periodos de 5 a 27 días, tienen radios entre 0,81 y 1,66 veces el de Júpiter y son entre 77 y 98 veces más masivos. Esto las sitúa en el límite entre las enanas marrones y las estrellas.
Por lo tanto, estos cinco nuevos objetos contienen información valiosa. "Cada nuevo descubrimiento revela pistas adicionales sobre la naturaleza de las enanas marrones y nos permite comprender mejor cómo se forman y por qué son tan raras", afirma Monika Lendl, investigadora del Departamento de Astronomía de la UNIGE y miembro del NCCR PlanetS.
Una de las pistas que los científicos encontraron para demostrar que estos objetos son enanas marrones es la relación entre su tamaño y su edad, como explica François Bouchy, profesor de la UNIGE y miembro del NCCR PlanetS: "Se supone que las enanas marrones se encogen con el tiempo a medida que queman sus reservas de deuterio y se enfrían. En este caso, descubrimos que los dos objetos más antiguos, TOI 148 y 746, tienen un radio menor, mientras que las dos compañeras más jóvenes tienen radios mayores".
Sin embargo, estos objetos están tan cerca del límite que podrían ser fácilmente estrellas de muy baja masa, y los astrónomos aún no están seguros de que sean enanas marrones. "Incluso con estos objetos adicionales, todavía nos faltan los números para sacar conclusiones definitivas sobre las diferencias entre las enanas marrones y las estrellas de baja masa. Se necesitan más estudios para saber más", concluye Grieves.
Fuentes, créditos y referencias:
Nolan Grieves et al, Populating the brown dwarf and stellar boundary: Five stars with transiting companions near the hydrogen-burning mass limit, Astronomy & Astrophysics (2021). DOI: 10.1051/0004-6361/202141145