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La ambigüedad de enanas marrones y planetas solitarios

La ausencia de un astro deslumbrante en sus proximidades facilita el estudio de estos cuerpos. Uno de ellos se está formando como una estrella

Ilustración del objeto solitario OTS44. Ampliar foto
Ilustración del objeto solitario OTS44.

La naturaleza, a menudo, no se ajusta a las clasificaciones de los científicos y sorprende con objetos ambiguos que no encajan ni en una definición ni en otra. Es el caso de las enanas marrones, más masivas que un planeta, pero no tanto como para encenderse como estrellas, o de los planetas solitarios que flotan en libertad en lugar de orbitar en torno a un astro. Pero estos objetos tienen una ventaja importante para los astrónomos: al no tener cerca una deslumbrante estrella, se pueden observar más fácilmente. ¿Cómo se forman? Dos equipos científicos internacionales han investigado dos objetos poco masivos de este tipo y, especialmente uno de ellos, situado a poco más de 500 años luz de la Tierra, pese a parecerse a un planeta por su masa, se está comportando como una estrella recién nacida y está en pleno proceso de crecimiento.

Una estrella, según la teoría estándar de los astrónomos, nace por el colapso de gigantescas nubes de gas, llegando a juntar materia suficiente como para encender en su interior la fusión nuclear del hidrógeno que la hace brillar, explican los expertos del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA). Un planeta, con mucha menos masa, no enciende en su interior reacciones de fusión, no emite luz propia, sino que reflecta la de las estrellas y se forma a partir del disco de gas y polvo que rodea el astro. ¿Y la enana marrón? Oficialmente, según la definición de la Unión Astronómica Internacional, una enana marrón, tiene una masa a partir de unas 13 veces la de Júpiter; no alcanza la masa mínima para mantener la fusión nuclear prolongada del hidrógeno en su interior. Es una estrella fallida.

OTS44 tiene dos millones de años y está acumulando más materia

Michael Liu (Universidad de Hawai) y sus colegas han descubierto un objeto de seis veces la masa de Júpiter —un planeta solitario— que se llama PSO J318.5-22, se formó hace unos 12 millones de años y está a unos 80 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Capricornio. Para los astrónomos es una mina, porque el puñado de planetas extrasolares que se han visto directamente, que se han podido fotografiar, son difíciles de ver dado el brillo deslumbrante de la estrella que orbitan. Es, dicen los científicos, como intentar observar una luciérnaga que vuela junto a un potente faro encendido. “PSO J318.5-22 no está en órbita de una estrella así que es mucho más fácil de estudiar, nos va a proporcionar una maravillosa perspectiva del funcionamiento en profundidad de planetas gigantes gaseosos como Júpiter, en una fase temprana de su evolución”, explica Niall Deacon, investigador del MPIA y uno de los autores de la investigación, publicada en la revista Astrophysical Journal Letters. La pregunta que se hacen los astrónomos es si los planetas libres y las enanas marrones se forman igual que las estrellas.

El otro equipo internacional, liderado por Viki Joergens, también del MPIA, se han centrado en otro peculiar objeto solitario, descubierto en 1999: tiene unas 12 veces la masa de Júpiter y está en una región del cielo interesante porque es un nido de estrellas, situado a unos 500 años luz de la Tierra, donde están formando nuevos astros a partir del colapso de densas nubes de gas y polvo. El objeto se llama OTS44 y tiene solo unos dos millones de años, así que es un recién nacido en términos de vida estelar, dicen los investigadores, mientras que PSO J318.5-22 sería ya un adolescente. El primero está rodeado de un gran disco de gas y polvo y, como han descubierto Joergens y sus colegas, está todavía acumulando materia del disco, y lo hace a buen ritmo. “Vemos que OTS44 ha nacido como una estrella ordinaria”, dice Joergens. “Para los investigadores que trabajamos en formación estelar, el saber que el mismo proceso está funcionando hasta en objetos de masa planetaria es una información clave”.

A partir de 13 veces la masa de Júpiter se enciende la fusión nuclear

La verdad es que sobre la formación de enanas marrones y de planetas solitarios se han propuesto diferentes hipótesis, por ejemplo que un planeta formado en un sistema como el solar salga disparado por un choque con otro cuerpo similar y se aleje flotando en solitario. “Efectivamente, una teoría es que se forman como los planetas que conocemos en órbita de estrellas, es decir, en sus discos, y después son eyectados por interacciones dinámicas con otros objetos de su mismo sistema”, explica Amelia Bayo, científica española que trabaja en el MPIA y miembro del grupo de Joergens, que ha publicado los resultados de esta investigación en la revista Astronomy and Astrophysics Letters. “La cuestión es que, primero, OTS44 no está asociado a ninguna estrella con la que pudiera haberse formado y, segundo, cada vez encontramos más y más objetos —y de masa cada vez más baja— que se están formando del mismo modo que las estrellas”, continúa Bayo.

Según su punto de vista —“y de cada vez más astrónomos”, señala la astrónoma española— “las enanas marrones y los objetos aislados de masa planetaria se pueden formar de distintas maneras, es decir, que no hay un único mecanismo”. La cuestión, recalca Bayo, es ver cuál es el más corriente: objetos formados como planetas y después eyectados o simplemente formados con una versión reducida (en masa) de las estrellas. Hay otra opción, añade: que esos objetos ambiguos se formen cerca de estrellas masivas que, con sus poderosos vientos, arrancan el material cercano al objeto y este no puede acumular suficiente para adquirir la masa necesaria para encenderse como estrella.

“Lo más interesante de este trabajo”, resume Bayo, “es que con los procesos físicos que conocemos ahora mismo, estos objetos son tan poco masivos que en una nube nunca se daría el colapso gravitatorio, que es como el pistoletazo de salida a la formación de una estrella; de ahí el interés del descubrimiento de objetos tan poco masivos y que, al parecer, se forman como una estrella, porque cuestiona lo que sabemos o creemos que sabemos de la formación estelar”.

Ambos equipos han utilizado varios telescopios en sus respectivas investigaciones, incluido el conjunto VLT del Observatorio Europeo Austral (en Chile), el telescopio espacial Herschel de la Agencia Europea del Espacio y otros situados en el observatorios del Mauna Kea (en Hawai).