Enana marrón WISE 0855-0714

Esta ilustración muestra la enana marrón WISE 0855-0714, un tipo de estrella fallida cinco veces mayor que Júpiter. El color de la enana marrón en esta imagen es arbitrario; apenas es visible en longitudes de onda infrarrojas.
NASA/JPL-Caltech/Penn State University.

Desde su detección por el telescopio espacial WISE en 2014, la enana marrón conocida como WISE 0855 ha fascinado a los astrónomos. 

A tan solo 7,2 años luz de la Tierra, es el objeto más frío conocido fuera de nuestro sistema solar y apenas visible en longitudes de onda infrarrojas con los telescopios terrestres más grandes. 

Ahora, un equipo liderado por astrónomos de la Universidad de California en Santa Cruz (UC Santa Cruz) ha logrado obtener un espectro infrarrojo de WISE 0855 utilizando el telescopio Gemini Norte en Hawái, proporcionando los primeros detalles sobre la composición y la química del objeto. 

Entre los hallazgos se encuentra una sólida evidencia de la existencia de nubes de agua o hielo de agua, las primeras nubes de este tipo detectadas fuera de nuestro sistema solar. «Cabría esperar que un objeto tan frío tuviera nubes de agua, y esta es la mejor evidencia de que así es», afirmó Andrew Skemer, profesor asistente de astronomía y astrofísica en la UC Santa Cruz. 

Skemer es el primer autor de un artículo sobre los nuevos hallazgos que se publicará en Astrophysical Journal Letters y que actualmente está disponible en línea.

Una enana marrón es esencialmente una estrella fallida, formada como las estrellas mediante el colapso gravitacional de una nube de gas y polvo, pero sin alcanzar la masa suficiente para desencadenar las reacciones de fusión nuclear que dan brillo a las estrellas. 

Con aproximadamente cinco veces la masa de Júpiter, WISE 0855 se asemeja a este gigante gaseoso en muchos aspectos. Su temperatura ronda los 250 grados Kelvin, o -23,15 grados Celsius, lo que la hace casi tan fría como Júpiter, cuya temperatura es de -143 grados Celsius. 

«WISE 0855 nos brinda la primera oportunidad de estudiar un objeto extrasolar de masa planetaria casi tan frío como nuestros gigantes gaseosos», afirmó Skemer. 

Observaciones previas de la enana marrón, publicadas en 2014, proporcionaron indicios preliminares de nubes de agua a partir de datos fotométricos muy limitados. Skemer, coautor del artículo anterior, explicó que obtener un espectro (que separa la luz de un objeto en sus longitudes de onda componentes) es la única manera de detectar la composición molecular de un objeto. 

WISE 0855 es demasiado tenue para la espectroscopia convencional en longitudes de onda ópticas o del infrarrojo cercano, pero la emisión térmica de la atmósfera profunda en longitudes de onda en una estrecha ventana alrededor de 5 micras ofreció una oportunidad donde la espectroscopia sería "un reto, pero no imposible", afirmó. 

El equipo utilizó el telescopio Gemini Norte en Hawái y el espectrógrafo de infrarrojo cercano Gemini para observar WISE 0855 durante 13 noches, para un total de aproximadamente 14 horas. "Es cinco veces más tenue que cualquier otro objeto detectado con espectroscopia terrestre en esta longitud de onda", dijo Skemer. 

"Ahora que tenemos un espectro, podemos empezar a comprender mejor qué sucede en este objeto. Nuestro espectro muestra que WISE 0855 está dominado por vapor de agua y nubes, con una apariencia general sorprendentemente similar a la de Júpiter".

Este diagrama ilustra la ubicación de los sistemas estelares más cercanos al Sol. El año en que se determinó la distancia a cada sistema se indica después de su nombre.
Universidad Estatal de Pensilvania

Atmósfera nubosa: 

Los investigadores desarrollaron modelos atmosféricos de la química de equilibrio para una enana marrón a 250 grados Kelvin y calcularon los espectros resultantes bajo diferentes supuestos, incluyendo modelos con y sin nubes. 

Los modelos predijeron un espectro dominado por características derivadas del vapor de agua, y el modelo con nubes ofreció el mejor ajuste a las características del espectro de WISE 0855. 

Al comparar la enana marrón con Júpiter, el equipo descubrió que sus espectros son sorprendentemente similares con respecto a las características de absorción del agua. Una diferencia significativa es la abundancia de fosfina en la atmósfera de Júpiter. 

La fosfina se forma en el interior caliente del planeta y reacciona para formar otros compuestos en la atmósfera exterior más fría, por lo que su aparición en el espectro es evidencia de una mezcla turbulenta en la atmósfera de Júpiter. 

La ausencia de una señal fuerte de fosfina en el espectro de WISE 0855 implica que tiene una atmósfera menos turbulenta. «El espectro nos permite investigar propiedades dinámicas y químicas que se han estudiado durante mucho tiempo en la atmósfera de Júpiter, pero esta vez en un mundo extrasolar», afirmó Skemer. 

Entre los coautores del estudio se encuentran la estudiante de posgrado Caroline Morley y el profesor de astronomía y astrofísica Jonathan Fortney, de la Universidad de California en Santa Cruz; Katelyn Allers, de la Universidad de Bucknell; Thomas Geballe, del Observatorio Gemini; Mark Marley y Roxana Lupu, del Centro de Investigación Ames de la NASA; Jacqueline Faherty, de la Institución Carnegie de Washington; y Gordon Bjoraker, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA.

WISE 0855-0714 puede encontrarse en el hemisferio sur celeste, sin embargo, es demasiado tenue para ser visto a simple vista o incluso con un telescopio pequeño.

(Información de la web de la NASA traducida al español)

Canciones para esta entrada:

- Lady Gaga Shallow Parody, Si "A star is born"

- Dwarf Star Party

Para el reportaje de la semana he elegido de nuevo a mi amigo de Quantumfracture, José Luis Crespo, que en esta ocasión ha realizado una visita al mayor reactor de fusión nuclear: el ITER.

¡Hasta la semana que viene!