Concepción artística de una enana marrón y su luna orbitando alrededor de un sistema estelar triple. Crédito: NASA.Dos objetos del tamaño de enanas marrones orbitando alrededor de una vieja estrella gigante muestran que los planetas pueden formarse alrededor de las estrellas más rápido y eficientemente de lo que nadie lo creía posible, según un equipo internacional de astrónomos.
"Hemos encontrado dos masas del tamaño de enanas marrones alrededor de una estrella ordinaria, lo cual es muy raro", dijo Alex Wolszczan, profesor de astronomía y astrofísica, de Penn State (Universidad Estatal de Pensylvania), y científico principal en el proyecto.
La estrella, BD +20 2457, es una gigante tipo K2, una vieja estrella expandida llegando al final de su vida. Ver a un par de enanas marrones en torno a una gigante de tipo K es la primera vez para los astrónomos y les ofrece una oportunidad única para estudiar como es que esto se puede producir. Los investigadores del Centro de Astronomía de Torun, Polonia y el Centro de exoplanetas y mundos habitables de Penn State informan de sus resultados en el último número de la revista Astrophysical Journal.
Las enanas marrones son tenues, son objetos que se encuentran dentro de la compleja línea divisoria entre planetas y estrellas. Son demasiado grandes para ser planetas, pero no poseen la suficiente masa para generar la energía de fusión nuclear necesaria para "encender" una estrella. Estos primos estelares representan una especie de "eslabón perdido" entre los planetas y las estrellas, pero poco se sabe acerca de cómo se forman.
"Si encontramos una enana marrón, no estamos seguros de dónde vino", explicó Wolszczan. "Podría ser del proceso de formación de los planetas o podría ser un producto directo de la formación de las estrellas".
Ver a dos de ellas alrededor de una estrella significa que deben haberse formado originalmente de la enorme oferta de materia prima que rodeaba a la estrella cuando era joven. Los astrónomos llaman a esta gruesa tortilla de gas y polvo del tamaño del sistema solar, el "disco circumstelar".
"Si ese es el caso", continuó, "entonces, si sumamos las masas mínimas de estos dos objetos, sabemos que el disco tenía que ser extremadamente masivo".
Para encontrar estas débiles compañeras, los astrónomos utilizaron el
Espectrógrafo de Alta Resolución del Telescopio Hobby-Eberly en el oeste de Texas para dividir la luz de BD +20 2457. Esta técnica es similar a la forma en que un prisma descompone la luz en un arco iris, esto es el espectro de colores.
Se buscaron cambios en el color de las líneas espectrales, debidos a que las enanas marrones se mueven alrededor de la estrella causando que esta se tambalee por el tirón gravitatorio que producen sobre ella.
Cuando la influencia gravitatoria de las enanas marrones hace que BD +20 2457 se mueva acercándose un poco hacia la Tierra, disminuye la longitud de onda de sus líneas espectrales, haciéndose un poco más azul. Y a medida que se aleja, las longitudes de onda aumentan, haciéndose cada vez un poco más roja. Al observar con qué rapidez y fuerza se produce este cambio en las líneas espectrales, conocido como efecto Doppler, los astrónomos pueden calcular las masas de los objetos, así como las formas y tamaños de sus órbitas.
Los científicos determinaron que las dos compañeras tienen por lo menos 21 y 13 veces la masa de Júpiter. Por lo tanto, es probable que excedan la masa mínima de una enana marrón, que es 13 veces la masa de Júpiter. Están separadas de su estrella entre 1,5 y 2 veces la distancia entre la Tierra y el Sol y completan un "año" en 380 y 622 días, respectivamente.
Lo que es aún más inusual es el tiempo transcurrido en la formación de estas enanas marrones. Varios millones de años antes, BD +20 2457 estaba en la "secuencia principal", la etapa de estabilidad en la evolución estelar donde la estrella produce luz por la quema de su combustible de hidrógeno, al igual que nuestro sol lo hace actualmente. Excepto que esta estrella, con tres veces la masa del sol, era mucho más cálida y luminosa.
"La intensa radiación de esta estrella habría calentado y evaporado todo lo que se estaba formando a su alrededor," dijo Wolszczan. "El hecho de que estas enanas todavía estén aquí significa que han tenido que acumular una gran cantidad de material muy rápidamente y estar plenamente formadas para el momento en que la estrella se "encendió".
Una estrella como BD +20 2457 tarda unos 10 millones de años para formarse y entrar en la secuencia principal. Según un cálculo aproximado, a fin de mantenerse al día con su estrella madre, las enanas han de acumular tanta masa como la de la Luna de la Tierra cada año.
"La lección de esto es que una combinación de mecanismos físicos pueden ser responsables de la formación de enanas marrones", dijo Wolszsczan. "En lugar del crecimiento por acreción (la acumulación constante de material), la propia gravedad de las enanas les puede ayudar a reunir más masa y acelerar su formación."
Wolszczan trabajado con Andrzej T. Niedzielski, Grzegorz Nowak y Monika Adamów. La NASA y el Ministerio polaco de Ciencia y Enseñanza Superior proporcionaron financiación para este proyecto.
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