Primera enana marrón descubierta por observaciones de radio

La colaboración entre el radiotelescopio LOFAR (LOw Frequency ARray) en Europa, el telescopio Géminis Norte y la Instalación de Telescopios Infrarrojos de la NASA (IRTF), ambos en Maunakea en Hawái, ha llevado al primer descubrimiento directo de una enana marrón fría a partir de su emisión de longitudes de onda de radio. Además de allanar el camino para futuros descubrimientos de enanas marrones, este resultado es un importante paso hacia la aplicación de la radioastronomía al excitante campo de los exoplanetas.

El objeto observado, designado como BDR J1750+3809, es el primer objeto subestelar que se ha descubierto a través de observaciones de radio (hasta ahora, las enanas marrones han sido descubiertas en grandes estudios ópticos e infrarrojos). Descubrir directamente estos objetos con radiotelescopios sensibles como el LOFAR es un avance significativo porque demuestra que los astrónomos pueden detectar objetos que son demasiado fríos y débiles para ser encontrados en los estudios actuales en el infrarrojo, tal vez incluso grandes exoplanetas interestelares.

"En este descubrimiento, Géminis fue particularmente importante porque identificó el objeto como una enana marrón y también nos dio una indicación de la temperatura del objeto", explicó el autor principal Harish Vedantham de ASTRON, el Instituto Holandés de Radioastronomía. "Las observaciones de Géminis nos dijeron que el objeto era lo suficientemente frío como para que se formara metano en su atmósfera, mostrándonos que el objeto es un primo cercano de los planetas del Sistema Solar como Júpiter".

Las enanas marrones son objetos subestelares que se encuentran en el límite entre los planetas más grandes y las estrellas más pequeñas. Ocasionalmente llamadas estrellas fallidas, las enanas marrones carecen de la masa necesaria para provocar la fusión de hidrógeno en sus núcleos, y en cambio brillan en longitudes de onda infrarrojas con el calor sobrante de su formación. Si bien carecen de las reacciones de fusión que mantienen a nuestro Sol brillando, las enanas marrones pueden emitir luz en longitudes de onda de radio. El proceso subyacente que alimenta esta emisión de radio es familiar, ya que ocurre en el mayor planeta del Sistema Solar. El poderoso campo magnético de Júpiter acelera las partículas cargadas como los electrones, lo que a su vez produce radiación, en este caso, ondas de radio y auroras.

Impresión artística de la enana marrón fría BDR J1750+3809. Los bucles azules representan las líneas de campo magnético. Las partículas cargadas que se mueven a lo largo de estas líneas emiten ondas de radio que el LOFAR detectó. Algunas partículas acaban alcanzando los polos y generan auroras similares a las de la Tierra. (Foto: ASTRON/Danielle Futselaar)

El hecho de que las enanas marrones sean emisoras de radio permitió que la colaboración internacional de astrónomos detrás de este resultado desarrollara una novedosa estrategia de observación. Anteriormente se habían detectado emisiones de radio de solo un puñado de enanas marrones frías, y se habían conocido y catalogado mediante estudios en el infrarrojo antes de ser observadas con radiotelescopios. El equipo decidió dar la vuelta a esta estrategia, utilizando un radiotelescopio sensible para descubrir fuentes frías y débiles y luego realizar observaciones infrarrojas de seguimiento con un gran telescopio como el Géminis Norte de 8 metros para categorizarlas.

Habiendo encontrado una variedad de señales de radio reveladoras en sus observaciones, el equipo tuvo que distinguir las fuentes potencialmente interesantes de las galaxias de fondo. Para ello, buscaron una forma especial de luz que estuviera polarizada 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 con polarización circular, el equipo se dirigió entonces a telescopios como Géminis Norte y el IRTF de la NASA para proporcionar las mediciones necesarias para identificar su descubrimiento.

Géminis Norte está equipado con una variedad de instrumentos infrarrojos, uno de los cuales normalmente se mantiene listo para observar cuando surge una oportunidad astronómica interesante. En el caso del BDR J1750+3809, el principal generador de imágenes en infrarrojo de Géminis, el Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano (NIRI), no estaba disponible, así que los astrónomos de Géminis dieron el inusual paso de usar la cámara del Espectrógrafo de Infrarrojo Cercano de Géminis (GNIRS) en su lugar. Gracias al cuidadoso trabajo y la previsión del personal de Géminis, esta cámara proporcionó imágenes profundas, nítidas y precisas en varias longitudes de onda infrarrojas.

Además de ser un resultado emocionante en sí mismo, el descubrimiento de BDR J1750+3809 podría proporcionar un tentador vistazo a un futuro en el que los astrónomos puedan medir las propiedades de los campos magnéticos de los exoplanetas. Las enanas marrones frías son lo más cercano a los exoplanetas que los astrónomos pueden detectar actualmente con radiotelescopios, y este descubrimiento podría ser usado para probar las 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.

"Nuestro objetivo final es entender el magnetismo en los exoplanetas y cómo impacta en su capacidad para albergar vida", concluyó Vedantham. "Debido a que los fenómenos magnéticos de las enanas marrones frías son tan similares a lo que se ve en los planetas del Sistema Solar, esperamos que nuestro trabajo proporcione datos vitales para probar los modelos teóricos que predicen los campos magnéticos de los exoplanetas". (Fuente: NCYT Amazings)