¿Hay una población oculta de objetos cósmicos que acechan la Vía Láctea?

Los científicos y astrónomos dedicados a la observación del cosmos tienen a disposición hoy herramientas cada vez más potentes y precisas para detectar objetos situados a millones de años luz.

Además de descubrir nuevas estrellas y exoplanetas que las orbitan, los investigadores también escudriñan el espacio en busca de otros objetos curiosos, como por ejemplo las enanas marrones. Por ejemplo, un nuevo estudio ofrece una explicación acabada de cómo surgió un objeto cósmico peculiar llamado WISEA J153429.75-104303.3, apodado “El Accidente”.

El Accidente en definitiva, se trata de una enana marrón. Estos objetos cósmicos se forman como estrellas, pero no tienen la suficiente masa para iniciar la fusión nuclear, el proceso que hace que las estrellas brillen. Y aunque las enanas marrones a veces desafían la caracterización, los astrónomos conocen bien sus características generales. O lo hicieron, hasta que encontraron este. El Accidente obtuvo su nombre después de ser descubierto por pura suerte. Pasó las búsquedas normales porque no se parece a ninguna de las más de 2.000 enanas marrones que se han encontrado en esta galaxia hasta ahora.

A medida que las enanas marrones envejecen, se enfrían y cambia su brillo en diferentes longitudes de onda de luz. No es diferente de cómo algunos metales, cuando se calientan, pasan de un blanco brillante a un rojo intenso a medida que se enfrían. El accidente confundió a los científicos porque era débil en algunas longitudes de onda clave, lo que sugiere que era muy frío (y viejo), pero brillante en otras, lo que indica una temperatura más alta.

“Este objeto desafió todas nuestras expectativas”, dijo Davy Kirkpatrick, astrofísico de IPAC en Caltech en Pasadena, California. Él y sus coautores postulan en su nuevo estudio, que aparece en Astrophysical Journal Letters que el accidente podría tener entre 10 mil millones y 13 mil millones de años, al menos el doble de la edad promedio de otras enanas marrones conocidas. Eso significa que se habría formado cuando nuestra galaxia era mucho más joven y tenía una composición química diferente. Si ese es el caso, es probable que haya muchas más de estas antiguas enanas marrones al acecho en nuestro vecindario galáctico.

Un perfil peculiar

El Accidente fue detectado por primera vez por el Explorador de Levantamiento Infrarrojo de Campo Amplio de Objetos Cercanos a la Tierra (NEOWISE, por sus siglas en inglés) de la NASA, lanzado en 2009 bajo el nombre de WISE y administrado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el Sur de California. Debido a que las enanas marrones son objetos relativamente fríos, irradian principalmente luz infrarroja, o longitudes de onda más largas de lo que el ojo humano puede ver.

Para descubrir cómo el Accidente podría tener propiedades tan aparentemente contradictorias, algunos sugirieron que hace mucho frío, otros indican que es mucho más cálido, los científicos necesitaban más información. Entonces lo observaron en longitudes de onda infrarrojas adicionales con un telescopio terrestre en el Observatorio WM Keck en Hawai. Pero la enana marrón parecía tan débil en esas longitudes de onda que no pudieron detectarla en absoluto, lo que aparentemente confirmaba su sugerencia de que hacía mucho frío.

A continuación, se propusieron determinar si la penumbra se debió a que el accidente estaba más lejos de lo esperado de la Tierra. Pero ese no fue el caso, según las mediciones de distancia precisas de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de la NASA. Habiendo determinado la distancia del objeto, a unos 50 años luz de la Tierra, el equipo se dio cuenta de que se está moviendo rápido, alrededor de 800.000 kph. Eso es mucho más rápido que todas las otras enanas marrones que se sabe que se encuentran a esta distancia de la Tierra, lo que significa que probablemente ha estado dando vueltas alrededor de la galaxia durante mucho tiempo, encontrando objetos masivos que la aceleran con su gravedad.

La evidencia sugiere que El Accidente es extremadamente antiguo, los investigadores proponen que sus propiedades no son extrañas en absoluto y que pueden ser una pista de su edad. Cuando la Vía Láctea se formó hace unos 13.600 millones de años, estaba compuesta casi en su totalidad por hidrógeno y helio. Otros elementos, como el carbono, se formaron dentro de las estrellas; cuando las estrellas más masivas explotaron como supernovas, dispersaron los elementos por toda la galaxia.

El metano, compuesto de hidrógeno y carbono, es común en la mayoría de las enanas marrones que tienen una temperatura similar a The Accident. Pero el perfil ligero de The Accident sugiere que contiene muy poco metano. Como todas las moléculas, el metano absorbe longitudes de onda específicas de luz, por lo que una enana marrón rica en metano sería tenue en esas longitudes de onda. El Accidente, por el contrario, es brillante en esas longitudes de onda, lo que podría indicar niveles bajos de metano. Por lo tanto, el perfil de luz de El accidente podría coincidir con el de una enana marrón muy vieja que se formó cuando la galaxia todavía era pobre en carbono; muy poco carbono en la formación significa muy poco metano en su atmósfera hoy.

“No es una sorpresa encontrar una enana marrón tan vieja, pero es una sorpresa encontrar una en nuestro patio trasero”, dijo Federico Marocco, astrofísico de IPAC en Caltech, quien dirigió las nuevas observaciones utilizando los telescopios Keck y Hubble. “Esperábamos que existieran enanas marrones de esta edad, pero también esperábamos que fueran increíblemente raras. La posibilidad de encontrar una tan cerca del sistema solar podría ser una coincidencia afortunada, o nos dice que son más comunes de lo que pensamos”.

Un accidente afortunado

Para encontrar enanas marrones más antiguas como El accidente, si están ahí fuera, los investigadores tendrían que cambiar la forma en que buscan estos objetos. El accidente fue descubierto por el científico Dan Caselden, que estaba usando un programa en línea que creó para encontrar enanas marrones en los datos de NEOWISE. El cielo está lleno de objetos que irradian luz infrarroja y parecen permanecer fijos en el cielo, debido a su gran distancia de la Tierra. Pero debido a que las enanas marrones son tan débiles, solo son visibles cuando están relativamente cerca de la Tierra, y eso significa que los científicos pueden observarlas moviéndose por el cielo durante meses o años.

El programa de Caselden intentó eliminar los objetos infrarrojos estacionarios (como estrellas distantes) de los mapas de NEOWISE y resaltar objetos en movimiento que tenían características similares a las enanas marrones conocidas. Estaba mirando a una de esas candidatas a enana marrón cuando vio otro objeto mucho más tenue que se movía rápidamente por la pantalla. Esto resultaría ser WISEA J153429.75-104303.3, que no se había resaltado porque no coincidía con el perfil del programa de una enana marrón. Caselden lo atrapó por accidente.

“Este descubrimiento nos dice que hay más variedad en las composiciones de las enanas marrones de lo que hemos visto hasta ahora. Es probable que haya más extraños y debemos pensar en cómo buscarlos”, concluyó Kirkpatrick.