Resumen: Las “enanas marrones”, estrellas lánguidas y debilitadas, son prácticamente planetas, pero el Observatorio Europeo del Sur (European Southern Observatory), que se encuentra sobre las montañas chilenas, ha tomado imágenes de lo que podría ser la primera vista infrarroja de un planeta extrasolar.






basado en un informe del Observatorio Europeo del Sur

Imagen combinada de la “enana marrón” 2M1207 (centro) y del objeto apenas perceptible situado a su lado, un posible planeta extrasolar. La foto ha sido realizada a partir de tres exposiciones infrarrojas cerca del espectro visible (en las bandas H, K y L) con el equipo NACO de óptica adaptativa del telescopio 8.2-m VLY Yepun que se encuentra en el Observatorio Paranal del ESO, Chile. El descubrimiento, designado 2MASSWJ1207334-393254, 2M1207, también fue realizado con este equipo. Fuente: ESO

¿Es este débil punto de luz, recientemente descubierto, la tan buscada y genuina imagen de un exoplaneta? Si es así, podría tratarse de una buena oportunidad para examinar lo que se consideraba una posibilidad para futuras misiones espaciales – la visión de otro mundo- y quizás sea el comienzo de una sólida búsqueda del próximo “punto azul pálido”.

En varias ocaciones durante los pasados años, imágenes astronómicas revelaban objetos apenas visibles, situados cerca de estrellas mucho más brillantes. Se creía que algunos de ellos eran exoplanetas orbitantes, pero tras su estudio, ninguno superaba el test. Algunos resultaban ser acompañantes de estrellas débiles, otros eran estrellas totalmente desligadas. Este caso podría ser diferente.

En abril, un equipo de astrónomos europeos y americanos detectó un punto de tenue luz roja muy cerca de una “enana marrón”. También conocida como “2M1207”, se trata de una “estrella débil”, es decir, un cuerpo demasiado pequeño para que se pongan en marcha procesos importantes de fusión nuclear y se produzca energía por contracción. Forma parte de la TW Hydrae (conocida como la “Serpiente de Agua”), asociación estelar localizada a una distancia de unos 230 años luz.

El punto de luz es 100 veces más débil que la enana 2M1207 y su espectro infrarrojo visible se obtuvo, con grandes esfuerzos, en junio de 2004 por NACO, en el límite técnico de su instrumento de alta potencia. El espectro muestra trazas de moléculas de agua y confirma que el objeto que acompaña a la enana marrón es comparativamente pequeño y de baja densidad. La mayoría de enanas marrones son localizadas gracias a instrumentos infrarrojos, que detectan el calor generado por ellas.

Ninguna de las observaciones realizadas contradice que se trate de un exoplaneta que orbita alrededor de 2M1207. Teniendo en cuenta los colores infrarrojos y los datos espectrales, los cálculos del modelo evolutivo muestran un planeta, en órbita alrededor del 2M1207, cuya masa es cinco veces superior a la de Júpiter. A pesar de eso, aún no se ha tomado una decisión bien definida acerca de la naturaleza real de este fascinante objeto. Los astrónomos se refieren a él como un “planeta gigante candidato a acompañante (GPCC)”.

El siguiente paso es determinar si la trayectoria del GPCC es compatible con la de un planeta que orbita alrededor de la estrella 2M1207. Los resultados deberían conocerse en el plazo de 1 ó 2 años como máximo.

Desde 1998, un equipo de astrónomos europeos y americanos ha estudiado el entorno de “asociaciones estelares” jóvenes y cercanas, es decir, grandes conglomerados de estrellas y de nubes de gas y polvo.

Las estrellas que forman parte de estas asociaciones son blancos ideales para la detección de compañeros subestelares (planetas o enanas marrones). El líder del equipo del ESO, el astrónomo Gael Chauvin, señala que “cualquiera que sea su naturaleza, los objetos subestelares son mucho más calientes y brillantes cuando son jóvenes – decenas de millones de años- y por tanto, pueden ser detectados más fácilmente que objetos más antiguos de masa similar”.

Hacer click para agrandar la imagen. Las enanas marrones carecen de masa suficiente (al menos 75-80 Júpiteres) para poner en marcha la fusión nuclear de hidrógeno. Fuente: Científicos americanos/Linda Huff

El equipo se ha centrado especialmente en el estudio del conjunto estelar TW Hydrae, localizado en la constelación de Hydra, hemisferio sur celeste, a una distancia de 230 años luz. Para ello, ha utilizado un telescopio de 8.2 metros, uno de los cuatro telescopios gigantes del Observatorio de Paranal, Chile. El instrumento de óptica adaptativa elimina la distorsión inducida por la turbulencia atmosférica y genera imágenes de gran definición. El sensor de frente de onda infrarrojo fue un componente esencial para el éxito de estas observaciones. Este instrumento percibe la deformación de la imagen infrarroja cercana, es decir, la región de longitud de onda en la que los objetos como la enana 2M1207 son mucho más brillantes que en el rango visible. La débil imagen es unas 100 veces más pálida que la de la 2M1207. “Si estas imágenes hubieran sido obtenidas sin óptica adaptativa, ese posible planeta extrasolar no hubiera sido detectado”, apunta Gael Chauvin.

El conjunto estelar TW Hydrae incluye una estrella con una enana marrón compañera orbitante, de aproximadamente 20 veces la masa de Júpiter, y cuatro estrellas rodeadas de discos protoplanetarios. Las enanas marrones son “estrellas débiles”, es decir, cuerpos demasiado pequeños para que se inicien en ellos procesos de fusión nuclear que produzcan energía por contracción. Emiten una luz apenas visible. Al igual que el Sol y los planetas gigantes del sistema solar, las enanas están compuestas principalmente por hidrógeno, y están posiblemente rodeadas por cinturones de nubes que giran a su alrededor.

Christophe Dumas, otro miembro del equipo, dice, entusiasta: “ La emoción de ver esta débil fuente de luz en tiempo real a través de los instrumentos de visualización fue increíble. Aunque seguramente se trata de un objeto mucho mayor que la Tierra, es una sensación extraña pensar que podría tratarse del primer sistema planetario captado en imágenes más allá del nuestro”.

¿Cuál es la naturaleza de este objeto débil? ¿Es un exoplaneta o se trata del compañero de una enana marrón? ¿Podría tratarse de un exoplaneta que orbitase alrededor de la enana marrón a una distancia de unos 8.250 millones de kilómetros (unas dos veces la distancia entre el Sol y Neptuno)?

'Si el compañero candidato del 2M1207 es realmente un planeta, ésta sería la primera vez que se fotografía un exoplaneta gravitacionalmente sujeto alrededor de una estrella o de una enana marrón”, señala Benjamin Zuckerman de UCLA, miembro del equipo y también del Instituto de Astrobiología (Astrobiology Institute) de la NASA.

Planetas terrestres como la Tierra se formaron después de los gigantes gaseosos, a partir de masas con forma de asteroide que chocaron entre sí. Fuente: NASA

El espectro de un planeta joven y caliente – como podría ser el GPCC - tiene grandes similitudes con el de una enana marrón, más antigua y de mayor masa. Sin embargo, cuando se produce el enfriamiento al cabo de algunas decenas de años, ésta mostrará la traza espectral de un planeta gaseoso gigante como los de nuestro sistema solar. Un intrigante dato de que no se trata simplemente de otra estrella es la presencia de agua en su espectro.

Aunque el espectro del GPCC es bastante “ruidoso” debido a su debilidad, el equipo pudo asignarle una caracterización espectral que excluye una posible contaminación de objetos extra-galácticos o estrellas frías con exceso infrarrojo anormal, situadas más allá de la enana marrón.

Tras un cuidadoso estudio de todas las opciones, el equipo ha llegado a la conclusión de que, aunque es estadísticamente muy improbable, no puede descartarse por completo la posibilidad de que este objeto sea una enana marrón más antigua y masiva. Un detallado documento relativo a la investigación se ha publicado en la revista europea Astronomy & Astrophysics.

¿Qué pasará a continuación?

La “enana marrón” 2M1207 tiene, aproximadamente, 25 veces la masa de Júpiter, 42 veces menos densidad que el Sol y como miembro del conjunto estelar TW Hydrae, unos 8 millones de años.

Los planetas gigantes gaseosos como Júpiter se formaron a partir de material gaseoso que rodeaba a la joven estrella. Fuente: NASA

Puesto que nuestro sistema solar tiene unos 4.600 millones de años, no hay forma de conocer el desarrollo de la Tierra y de otros planetas durante las primeras decenas de millones de años que siguieron a la formación del Sol. Pero si los astrónomos pueden estudiar las inmediaciones de las estrellas jóvenes, serán capaces de comprender de forma mucho más precisa nuestro remoto pasado siendo testigos de la variedad de sistemas planetarios que se están formando.

Anne-Marie Lagrange, una miembro del equipo del Observatorio de Grenoble, Francia, mira hacia el futuro: “Nuestro descubrimiento representa el primer paso hacia un nuevo campo de la astrofísica: la representación y el estudio espectroscópico de los sistemas planetarios. Tales estudios permitirán a los astrónomos caracterizar la estructura física y la composición química de los planetas gigantes y, con el tiempo, de los planetas terrestres”.

Teniendo en cuenta los colores infrarrojos y los datos espectrales disponibles a través del GPCC, los cálculos del modelo evolutivo apuntan a un planeta cuya masa es 5 veces la de Júpiter y que se encuentra unas 55 veces más distante del 2M1207 que la Tierra del Sol (55 AU). La temperatura de la superficie parece ser unas 10 veces más alta que en Júpiter, unos 1.000 grados Centígrados y podría deberse a la energía liberada por la contracción del joven objeto (de hecho, Júpiter, planeta gigante mucho más antiguo, aún produce energía en su interior).

Los astrónomos continuarán con su investigación para refutar o confirmar que se trata de un exoplaneta en órbita alrededor de la enana marrón 2M1207. Para ello, durante los próximos años,se analizará el movimiento de ambos objetos en el espacio, se medirá su brillo en múltiples longitudes de onda y se realizarán más observaciones espectrales.

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El equipo está formado por Gael Chauvin y Christophe Dumas (ESO-Chile), Anne-Marie Lagrange y Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, Francia), Benjamin Zuckerman e Inseok Song (UCLA, Los Angeles, USA), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, Francia) y Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, USA). Los miembros americanos agradecen la financiación procedente del Instituto de Astrobiología de la NASA.