Las estrellas frustradas

Para entender qué es una enana marrón debemos aprender algo acerca del funcionamiento de las estrellas. En el interior de éstas tiene lugar un proceso de fusión sostenida, que da lugar a una emisión de energía que nosotros percibimos en forma de luz. Este proceso continúa en la estrella hasta que se agota todo el hidrógeno disponible, y la mantiene en condiciones estables de temperatura y luminosidad durante gran parte de su vida. Sin embargo, en las enanas marrones no se alcanzan las condiciones necesarias para encender este fuego. Por ésto, son mucho menos luminosas que las estrellas, por lo que se van enfriando y apagando con el paso del tiempo.

¿Y cuáles son las condiciones para que un objeto astronómico se considere una estrella de pleno derecho? En la práctica, todo se reduce a una mínima cantidad de masa, alrededor de unas 75 veces la masa del planeta Júpiter, o 1/13 de la masa del Sol. Por debajo de esta masa crítica tenemos una enana marrón.

Las enanas marrones no son de color negro ni marrón, sino rojo oscuro

Su existencia fue postulada en el año 1963 por el astrofísico de origen indio Shiv Kumar, quien las denominó "enanas negras". Fue la astrónoma norteamericana Jill Tarter quien propuso, en 1975, llamarlas "enanas marrones" ("brown dwarfs", en inglés; en Latinoamérica las llaman "enanas café", que suena mucho más poético). Pero, en realidad, las enanas marrones no son de color negro ni marrón, sino rojo oscuro.

Estrellas fallidas

En los últimos años, los astrónomos hemos encontrado abundantes indicios de que las enanas marrones se forman por un proceso muy similar a las estrellas, ya que sus propiedades a edades muy tempranas (por debajo de los 10 millones de años) son muy parecidas a las de las estrellas poco masivas (de masa inferior al Sol). De manera muy simplificada, ambos tipos de objetos se crearían a partir del colapso gravitatorio de nubes de gas y polvo (llamadas "nubes moleculares") que se contraen hasta formar un "núcleo protoestelar", al mismo tiempo que van chupando materia del medio en que están embebidos. En algún punto del proceso, la materia alrededor de la estrella en formación se acumula en un "disco", una reserva de materia de forma más o menos aplanada en torno al ecuador estelar. De acuerdo con este modelo, las enanas marrones serían núcleos protoestelares que no consiguieron acumular materia suficiente para iniciar la fusión del hidrógeno; es decir, se trataría de estrellas frustradas, estrellas fallidas.

Hasta los años noventa se pensaba que las enanas marrones debían ser relativamente raras en el universo, ya que la tendencia natural de los núcleos protoestelares sería acumular materia hasta iniciar la fusión del hidrógeno. Sin embargo, en la actualidad se conocen centenares de estos objetos. ¿Por qué se detuvo el proceso antes de que el núcleo de la estrella en formación alcanzara la masa crítica necesaria para comenzar la fusión del hidrógeno? ¿Tal vez hubo algún mecanismo externo que truncó su crecimiento, como el viento de una estrella masiva y caliente, o interacciones con otras estrellas que lanzaron a la enana marrón fuera de su lugar de formación? Responder a estas preguntas nos ayudará a entender, no sólo el origen de las enanas marrones, sino de las estrellas mismas.

El eslabón perdido entre estrellas y planetas

Pero las enanas marrones son interesantes por otros motivos. Representan una especie de puente entre las estrellas y los planetas gigantes y comparten muchas propiedades físicas de estos últimos. Estudiando las enanas marrones, también podemos aprender mucho acerca de la naturaleza de los planetas.

La misma diferencia entre planetas y enanas marrones es bastante sutil. Se piensa que los planetas se originarían en los discos que rodean las estrellas jóvenes, e incluso se han detectado algunos en torno a enanas marrones. Ahora bien, ¿se trata de sistemas planetarios con una enana marrón como objeto central, o de sistemas binarios con dos enanas marrones, una de ellas muy poco masiva? Puesto que es difícil deducir cómo se han formado los objetos que observamos, algunos astrónomos han propuesto una distinción entre planetas y enanas marrones basada en su física interna.

Las enanas marrones no tienen masa suficiente para iniciar el proceso de fusión sostenida del hidrógeno. Sin embargo, los objetos astronómicos con una masa superior a unas 13 veces el planeta Júpiter sí son capaces de fusionar deuterio (un isótopo pesado del hidrógeno) durante un breve período de su vida. La capacidad de fusionar deuterio puede tomarse entonces como la separación entre enanas marrones y "objetos de masa planetaria", estén o no ligados a una estrella. Objetos aislados de unas pocas masas de Júpiter han sido detectados en algunos cúmulos estelares de la región de Orión. No obstante, el término "planeta" queda reservado para los objetos de masa planetaria que orbitan en torno a una estrella, o a una enana marrón.

Belén López Martí es investigadora del Centro de Astrobiología (CSIC/INTA)