La mejor candidata a proto-enana marrón

D. Barrado, M. Morales-Calderón, Aina Palau, A. Bayo, N. Huélamo (LAEX-CAB, INTA-CSIC), I. de Gregorio-Monsalvo y L. Schmidtoreick (ESO), C. Eiroa (UAM), H. Bouy (IAC y ESA), y Ó. Morata (Academia Sinica y NTNU),

Las enanas marrones son a menudo denominadas “estrellas fallidas”. Algunas teorías asumen que nacen de las nubes interestelares mediante procesos muy parecidos a los de las estrellas normales, pero carecen de la masa suficiente como para encender reacciones nucleares en su interior. Por eso no pueden ser consideradas verdaderas estrellas, y de hecho algunas de sus características recuerdan a las de los planetas gigantes. Descubrir proto-enanas marrones; es decir, enanas marrones en sus estados iniciales de evolución, es esencial para determinar su verdadero mecanismo de formación y entender sus propiedades. Mediante el uso de datos en muy distintas bandas del espectro electromagnético, desde el óptico hasta el rango de las radioondas, y que han sido tomados tanto con telescopios en órbita como desde tierra, hemos encontrado la mejor candidata a proto-enana marrón conocida hasta la fecha.

La imagen muestra dos objetos muy rojos envueltos en una capa de material muy frío. El análisis de sus características indican que serían enanas marrones muy jóvenes. Estos objetos subestelares comparten algunas de las propiedades de las estrellas y de los planetas. Son menos masivas que aquéllas, y por tanto incapaces de generar energía de maneta estable a partir de reacciones nucleares en su interior, pero más masivas que los planetas, aunque su apariencia es bastante similar en múltiples casos. Cuando se están formando son aun más rojos, al presentar excesos infrarrojos debido a la presencia de una cantidad significativa de gas alrededor. Los dos objetos mostrados en la imagen podrían ser las primeras enanas marrones detectadas durante los primeros momentos de formación, cuando aun están embebidas en la envoltura primordial. Han sido localizadas en la región de Taurus-Auriga, una región de formación estelar cercana, y podrían ser esenciales para dilucidar si las enanas marrones se forman como estrellas o como los planetas. Los datos ahora indican que la primera vía sería la correcta. La imagen está compuesta por datos adquiridos por tres telescopios diferentes. Las observaciones infrarrojas (bandas J y K, centradas a 1.3 y 2.2 micras) están tomadas desde el observatorio de Calar Alto, en España, y se destacan por los colores azules. Del telescopio espacial Spitzer proceden las imágenes del infrarrojo medio: 4.5 micras en verde, 8.0 micras en amarillo, y 24 micras en rojo. Finalmente, el mapeado del radiotelescopio Caltech Submillimeter Observatary a 350 micras se muestra en púrpura. Crédito NASA/JPL-Caltech/D. Barrado (LAEX-CAB/INTA-CSIC). Imagen en alta resolución. La primera enana marrón fue descubierta en 1995. Mucho hemos aprendido desde entonces, pero el mecanismo o mecanismos de formación todavía es algo fuertemente debatido. El proceso que dirige el nacimiento de una enana marrón parece estar relacionado con el que gobierna el nacimiento de una estrella normal, pero desconocemos gran parte de los detalles. Estrellas y enanas marrones evolucionan muy rápidamente en sus primeros estadios, lo que dificulta capturar con precisión su desarrollo inicial. Y la dificultad aumenta debido a que los objetos extremadamente jóvenes están todavía inmersos en las nubes de gas y polvo que les proveen del material de condensación. Es lo que se denomina objeto de Clase 0 o I en el esquema clásico de evolución de los jóvenes objetos estelares.Ahora nosotros hemos sido capaces de identificar la mejor candidata a proto-enana marrón conocida hasta la fecha. La búsqueda se inició con el análisis de los datos obtenidos con el telescopio espacial de infrarrojos Spitzer. Se rastrearon cuerpos de luminosidad potencialmente baja (más débiles que la décima parte de la energía solar), que todavía estuvieran dentro de la zonas densas de las nebulosas. De este trabajo surgió una lista preliminar de candidatos. Nos preocupó mucho la posible contaminación debido a galaxias, ya que nos movíamos por territorios sin explorar, y las fuentes extragalácticas pueden simular las propiedades de un potencial objeto sub estelar.

Interpretación artística de un objeto de clase I, caracterizado por la presencia de un disco circunestelar y una envoltura de polvo y gas. También se puede apreciar la presencia de un flujo de material (en tonos azules)que se produce por conservación del momento angular. Crédito NASA/JPL-Caltech .

Para este análisis multibanda recuperamos información de bases de datos públicas a la vez que se efectuaron nuevas mediciones desde diferentes observatorios. Entre otros, el telescopio espacial Spitzer en el infrarrojo medio, el cartografiado 2MASS en el infrarrojo cercano y el archivo del telescopio CFHT en el óptico, y se programaron nuevas campañas de observación con los observatorios siguientes: la antena de 30 metros IRAM (Granada, España) para el rango milimétrico, el Very Large Telescope del Observatorio Austral Europeo (ESO, Chile) en el infrarrojo próximo, el Caltech Submillimetre Observatory (Hawaii, EEUU) para el rango submilimétrico, el Very Large Array (New Mexico, EEUU) para ondas centimétricas y el telescopio de 3.5 metros de Calar Alto (Almería, España). El proyecto de investigación se originó a partir de una búsqueda realizada con el telescopio espacial Spitzer. El seguimiento posterior con el telescopio de 3.5 metros del Observatorio Hispano-Alemán de Calar Alto equipado con la cámara infrarroja Omega 2000 ha sido esencial. En particular, los datos del CAHA fueron la clave para confirmar la naturaleza del objeto, al suministrar la imagen de alta resolución cercana al infrarrojo que ha resultado ser la mejor candidata a proto-enana marrón jamás encontrada.

El objeto, conocido como SSTB213 J041757, está situado en la constelación de Tauro, dentro de la nube oscura Barnard 213, a una distancia de 450 años-luz (140 parsecs). La imagen de CAHA muestra que es un objeto doble, y cada uno de cuyos componentes es compatible con la condición de proto-enana marrón de Clase I.

Varias conclusiones se derivan de este trabajo. En relación con los mecanismos de formación, si estamos realmente ante una proto-enana marrón, las observaciones sugieren claramente que no se formó en el entorno de la eyección, sino de una manera similar a como lo hacen las estrellas poco masivas.

Este proyecto ha sido fruto de una colaboración internacional originada a partir de un programa PRICIT de la Comunidad de Madrid, dentro de la colaboración ASTRID.

PD (2009/XII).   Artículo en El País:
Entre estrellas y planetas: el nacimiento de objetos subestelares

• NASA/JPL: Spitzer Telescope Observes Baby Brown Dwarf
• NASA/Misiones/Spitzer: Spitzer Telescope Observes Baby Brown Dwarf
• Caltech/Spitzer: Spitzer Telescope Observes Baby Brown Dwarf
• Dusty Beginnings of a Star
• Twin Brown Dwarfs Wrapped in a Blanket
• Calar Alto: The best proto-brown dwarf candidate so far (inglés)
• Calar Alto: La mejor candidata a proto-enana marrón (español)
• ASTRID: Desarrollo y Explotación de Instrumentación Astronómica
• LAEFF. Estrellas, Enanas Marrones, Sistemas Planetarios y Exoplanetas
• CBE. Cómo se forma un sistema planetario a partir de un disco circunestelar (Astrobiología II)
• CBE. Estrellas y planetas: una breve introducción
• CBE. Discos circunestelares, chorros de materia y enanas marrones
• CBE. Estrellas jóvenes eclosionando en la Cabeza de Orión