Una nueva clase de estrellas

Un grupo de astrónomos descubre la enana marrón más fría observada hasta la fecha.

El hallazgo cubre un poco más el hueco existente entre estrellas y planetas, y modificará nuevamente la compleja clasificación de los objetos estelares.

CFBDS 0059 es el objeto muy rojo arriba a la izquierda; el color es bastante diferente comparado con las otras estrellas frías de su alrededor. © Canada-France-Brown-Dwarf-Survey 2008

El equipo de astrónomos utilizó para su descubrimiento los telescopios CFHT (Canada France Hawaii Telescope) y Géminis Norte, ambos localizados en Hawai, y ESO/NTT, ubicado en Chile.

Esta enana marrón, denominada CFBDS J005910.83-011401.3 (la sigla CFBDS corresponde a Canada-France Brown Dwarf Survey = Prospección Canadiense-Francesa de Enanas Marrones), muestra una temperatura de unos 350ºC y tiene una masa de entre 15 a 30 masas Júpiter (es decir, entre 4 500 a 9 000 masas Tierra, lo que equivale a entre 1,5 y 3 % de la masa de nuestro Sol). Se encuentra localizada a unos 40 años-luz de nuestro sistema solar, en la dirección de la constelación de Piscis, y es un objeto aislado que no forma parte de un sistema estelar múltiple ni orbita alrededor de otra estrella.

El punto de la temperatura resulta muy notable, puesto que ni siquiera está al rojo vivo; esa temperatura puede ser alcanzada hasta por un horno hogareño en su modalidad de auto-limpiado y si lo observamos en la oscuridad, no podremos distinguirlo a simple vista, aunque si lo miráramos a través de una cámara infrarroja, sí lo veríamos.

Las enanas marrones son objetos intermediarios entre las estrellas y los planetas gigantes, y su masa es generalmente inferior a las 70 masas Júpiter, y a causa de esto su temperatura central no es lo suficientemente alta como para mantener reacciones de fusión termonuclear durante mucho tiempo, a diferencia de una estrella como nuestro Sol, por ejemplo, que pasa la mayor parte de su vida fusionando hidrógeno, manteniendo así una temperatura central constante a lo largo de casi toda ella. En contraste, las enanas marrones pasan casi toda su vida enfriándose cada vez más, después de su formación.

Primer plano de CFBDS 0059 y dos galaxias remotas © Canada-France-Brown-Dwarf-Survey 2008

Desde que se detectaron los primeros de ellos en 1995, se ha descubierto que estos objetos estelares presentan características que son comunes con los planetas gigantes, si bien también se encuentran diferencias importantes.

Por ejemplo, en las enanas marrones más frías se han detectado importantes cantidades de metano, al igual que lo que sucede con Júpiter y Saturno. Sin embargo, en las enanas marrones el agua siempre se encuentra en estado gaseoso, mientras que en los planetas gigantes se condensa en forma de hielo de agua; por otro lado el amoníaco nunca ha sido detectado en las espectros del infrarrojo cercano de las enanas marrones, aunque en los planetas gigantes (por ejemplo en la atmósfera de Júpiter) llega a ser un componente principal.

En el caso del nuevo objeto, al que para mayor comodidad lo llaman simplemente CFBDS 0059, estas diferencias disminuyen, tanto a causa de su poca temperatura como por la presencia de amoníaco.

Ahora bien, entre las diferentes formas de clasificar a las estrellas, es conocido por todos el sistema de clases espectrales, en el cual hay varios trucos mnemónicos para recordar la ya famosa serie O-B-A-F-G-K-M, que las ordena desde el color azul al rojo (es decir, desde las más calientes hasta las más frías).

Poco después del descubrimiento de las enanas marrones, los astrónomos extendieron el límite rojo, agregando las enanas L (con temperaturas de entre 2 000 a 1 200º y que presentan nubes de polvo y aerosoles en su atmósfera superior) y las enanas T (con temperaturas inferiores a los 1 200ºC y con indicios de metano en su atmósfera.

Por supuesto, estos no han sido los únicos cambios a aquella primera clasificación. Por ejemplo, también se agregaron otros tipos espectrales especiales como el W (estrellas Wolf-Rayet súper calientes como las tipo O, pero que han perdido su envoltura de hidrógeno), el C (que corresponde a estrellas ricas en carbono y que reemplazó los tipos más antiguos R y N), y el S (gigantes rojas en las que el óxido de circonio domina el espectro, en lugar el óxido de titanio).

Espectro de CFDBS 0059, mostrando el brillo en función de la longitud de onda en el infrarrojo cercano. El pico alrededor de los 1,58 nm es característico de la presencia de amoníaco. © Canada-France-Brown-Dwarf-Survey 2008

Quienes deseen conocer un poco más sobre la clasificación de las estrellas pueden leer una pequeña serie de artículos que escribí hace algún tiempo: Clasificación estelar I, Clasificación estelar II, y Clasificación estelar III.

Este nuevo objeto no es la enana marrón fría que se encuentra, pero sí es la primera con temperaturas lo suficientemente bajas como para permitir la presencia de amoníaco, y a causa de estas características especiales se ha propuesto que CFBDS 0059 sea el prototipo de un nuevo tipo de enana marrón: el Y. Esta nueva clase incluiría a los objetos estelares más fríos que se conozcan, convirtiéndose así en el eslabón perdido entre las estrellas y los planetas gigantes.

Ahora bien, la diferencia entre una estrella y una enana marrón tiene que ver con su masa, no con su tipo espectral. Una estrella verdadera, incluso una pequeña y fría de clase M se mantiene caliente porque tiene una masa suficiente (y, por lo tanto, una presión interna suficiente) como para mantener los procesos normales de fusión del hidrógeno. Esto se puede alcanzar con hasta un 0,08% de la masa del Sol, o sea unas 80 masas Júpiter. Una enana marrón tiene aún menos masa, de modo que después de formarse comienza a enfriarse gradualmente (si bien, en algunos casos, puede iniciar algún proceso de fusión, no es capaz de mantenerlo).

Imagen infrarroja de Saturno © NASA/Cassini

Por otro lado, los tipos espectrales tienen que ver principalmente con la temperatura superficial del objeto en cuestión, no con su masa (al menos, no directamente). Así, una enana marrón recién formada puede ser lo suficientemente caliente como para entrar en la clase M, igual que una enana roja. Con el tiempo, una enana marrón con la misma masa puede haberse enfriado lo suficiente como para mostrar un espectro L o uno T (con metano), o incluso uno como el actual Y, que muestra metano y amoníaco. Por lo tanto, CFBDS 0059 tiene que ser bastante vieja. Los investigadores, basados en modelos de enfriamiento evolutivo para una enana marrón de su masa, piensan que debe tener entre 1 000 a 5 000 millones de años de edad.

Es en ese sentido que se la puede considerar un eslabón entre las enanas marrones y los planetas gigantes. Si se desciende más en la escala de temperatura, nos encontramos con los planetas gigantes como Júpiter y Saturno. Ambos también emiten un poco de calor desde su interior, un remanente de su antigua formación. Este calor se muestra como un resplandor infrarrojo muy tenue y todavía no se ha creado para ellos un tipo espectral especial.

El descubrimiento también tiene implicaciones para el estudio de los planetas extra-solares. La atmósfera de las enanas marrones se parece mucho a la de los planetas gigantes, por lo cual se utilizan los mismos modelos para reproducir sus condiciones físicas. Estos modelos deben ser contrastados con observaciones, y resulta mucho más fácil estudiar a cuerpos aislados, como las enanas marrones, que a planetas escondidos en la luz de sus estrellas primarias.

Telescopio Canada-France-Hawaii (CFHT). © Canada-France-Hawaii Telescope Corporation

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Fuentes utilizadas:
- Sky & Telescope
- CFHT News