martes, 16 de enero de 2018

El Hubble encuentra objetos sub-estelares en la nebulosa de Orión

Crédito: NASA, ESA y G. Strampelli (STScI)

En un estudio sin precedentes para detectar pequeños y débiles objetos en la Nebulosa de Orión, los astrónomos utilizaron el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y han descubierto la mayor población conocida de enanas marrones entre las estrellas recién nacidas. Al mirar en las cercanías de las estrellas del estudio, los investigadores no solo encontraron varias compañeras de enanas marrones de muy baja masa, sino también tres planetas gigantes. Incluso encontraron un ejemplo de planetas binarios donde ambos planetas orbitan entre sí en ausencia de una estrella madre.

Las enanas marrones son una extraña clase de objeto celeste que tiene masas tan bajas que sus núcleos nunca se calientan lo suficiente como para mantener la fusión nuclear, que alimenta a las estrellas. En cambio, las enanas marrones se enfrían y se desvanecen a medida que envejecen. A pesar de su baja masa, las enanas marrones proporcionan importantes pistas para comprender cómo se forman las estrellas y los planetas, y pueden estar entre los objetos más comunes en nuestra Vía Láctea.

Situada a 1.350 años luz de distancia, la Nebulosa de Orión es un laboratorio relativamente próximo para estudiar el proceso de formación en una amplia gama de estrellas, desde estrellas gigantes hasta diminutas estrellas enanas rojas y elusivas y débiles enanas marrones.

Este estudio solo se puede hacer con la excepcional resolución y la sensibilidad infrarroja del Hubble.

Debido a que las enanas marrones son más frías que las estrellas, los astrónomos usaron el Hubble para identificarlas a través de la presencia de agua en sus atmósferas. Según Massimo Robberto, del Space Telescope Institute (Baltimore, Maryland), "Estas son tan frías que se forma vapor de agua. El agua es una firma de objetos sub-estelares. Es una marca increíble y muy clara. A medida que las masas se hacen más pequeñas, las estrellas se vuelven más rojas y más tenues, y se necesita verlas en el infrarrojo. Y en la luz infrarroja, la característica más destacada es el agua".

Pero el vapor de agua caliente en la atmósfera de las enanas marrones no se puede ver fácilmente desde la superficie de la Tierra, debido a los efectos absorbentes del vapor de agua en nuestra propia atmósfera. Afortunadamente, el Hubble está por encima de la atmósfera y tiene una visión en el infrarrojo que permite detectar fácilmente el agua en mundos distantes.

El equipo identificó a 1.200 estrellas rojizas candidatas. Descubrieron que las estrellas se dividen en dos poblaciones distintas: las que tienen agua y las que no. Las brillantes con agua fueron confirmadas como débiles enanas rojas. La multitud de enanas marrones y planetas, libres de agua y que surcan la Nebulosa de Orión todos nuevos descubrimientos. También se detectaron muchas estrellas sin agua, y estas son estrellas más allá de la Nebulosa, pero de la Vía Láctea. Su luz se enrojeció al pasar a través del polvo interestelar y, por lo tanto, no era relevante para este estudio.

El equipo también buscó compañeros binarios más débiles para estas 1.200 estrellas rojizas. Debido a que están tan cerca de sus estrellas primarias, estos compañeros son casi imposibles de descubrir usando métodos de observación estándar. Pero al utilizar una técnica única de imagen de alto contraste desarrollada por Laurent Pueyo (Space Telescope Science Institute), los astrónomos pudieron obtener imágenes de un gran número candidatos. 

Este primer análisis no permitió a los astrónomos determinar si estos objetos orbitan alrededor de la estrella más brillante o si su proximidad en la imagen de Hubble es resultado de una alineación aleatoria. Como consecuencia, están clasificados como candidatos por ahora. Sin embargo, la presencia de agua en sus atmósferas indica que la mayoría de ellos no pueden ser estrellas del fondo galáctico, y por lo tanto deben ser enanas marrones o exoplanetas.

En total, el equipo encontró 17 enanas marrones candidatas a ser compañeras de estrellas enanas rojas, una pareja de enanas marrones, y otra enana marrón con un compañero planetario. El estudio también identificó otros posibles compañeros de masa planetaria.

Tal y como indico Pueyo, "Experimentamos con un método de post-procesamiento de imágenes de alto contraste, en el que los astrónomos han confiado durante años. Normalmente lo usamos para buscar planetas muy débiles en las proximidades de estrellas cercanas, observándolos cuidadosamente uno por uno. Esta vez, decidimos combinar nuestros algoritmos con la alta estabilidad del Hubble para inspeccionar las proximidades de cientos de estrellas muy jóvenes en cada exposición individual obtenida. Resulta que incluso si no alcanzamos la sensibilidad más profunda para una sola estrella, el gran volumen de nuestra muestra nos permitió obtener una instantánea estadística sin precedentes de exoplanetas jóvenes y compañeros de enanas marrones en Orión".

El estudio proporcionó una muestra imparcial de fuentes de baja masa recién formadas. Según Robberto "Podríamos reprocesar todo el archivo de Hubble e intentar encontrar joyas en él". Encontrar las firmas de estrellas de poca masa y sus compañeros será mucho más eficiente con el lanzamiento en 2019 del Telescopio Espacial James Webb, sensible al infrarrojo.


Fuente de la noticia: "Hubble Finds Substellar Objects in the Orion Nebula", de NASA.

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