Los científicos encuentran un registro

Un objeto que orbita una estrella a 1.400 años luz de distancia está confrontando seriamente nuestras nociones sobre lo que es posible en el Universo.

Es una enana marrón, la curiosa categoría de objetos que se encuentran a ambos lados de la brecha entre planetas y estrellas, pero está en una órbita tan cercana con su estrella anfitriona muy caliente que su temperatura supera los abrasadores 8.000 Kelvin (7.727 grados Celsius o 13.940 Fahrenheit). lo suficientemente caliente como para separar las moléculas de su atmósfera en sus átomos compuestos.

Eso es mucho más caliente que la temperatura de la superficie del Sol, donde las temperaturas se sitúan en unos relativamente suaves 5.778 Kelvin. De hecho, esta enana marrón batió récords de temperatura: es el objeto más caliente de su tipo que jamás hayamos encontrado.

Aunque las enanas marrones tienden a ser más calientes que los planetas, arden a menor temperatura que las estrellas enanas rojas más frías: no pueden alcanzar temperaturas similares a las del Sol en sus propios motores de fusión internos.

Un equipo internacional dirigido por la astrofísica Na'ama Hallakoun del Instituto Weizmann de Ciencias de Israel ha denominado al objeto WD0032-317B.

El descubrimiento, dice el equipo, puede ayudarnos a comprender qué sucede con los gigantes gaseosos similares a Júpiter que orbitan alrededor de estrellas masivas extremadamente calientes, cuya observación puede ser un desafío debido a las propiedades de las estrellas, como su actividad y velocidad de rotación.

Los planetas que orbitan cerca de sus estrellas son irradiados con grandes cantidades de luz ultravioleta. Esto puede hacer que sus atmósferas se evaporen y que las moléculas que contienen se rompan, un proceso conocido como disociación térmica.

Sin embargo, no sabemos mucho sobre este entorno extremo. Al estar tan cerca de una estrella muy brillante, las señales de un exoplaneta en órbita pueden ser difíciles de distinguir de la actividad estelar.

Conocemos un exoplaneta lo suficientemente caliente como para provocar una disociación térmica. Se trata de KELT-9b, que orbita una estrella supergigante azul, que calienta el lado diurno del exoplaneta a temperaturas superiores a los 4.600 Kelvin (4.327 grados Celsius o 7.820 grados Fahrenheit).

Es más caliente que la mayoría de las estrellas: las enanas rojas, las estrellas más comunes de la galaxia, tienen una temperatura superficial máxima de unos 4.000 Kelvin.

Sin embargo, una forma de estudiar estos regímenes extremos podrían ser las enanas marrones en sistemas binarios con estrellas enanas blancas. Las enanas blancas son mucho, mucho más pequeñas que las supergigantes azules como KELT-9, lo que a su vez las hace más tenues y la señal de cualquier objeto compañero sobrecalentado es más fácil de detectar.

Una enana marrón no es del todo un planeta, pero tampoco es del todo una estrella. Con aproximadamente 13 veces la masa de Júpiter, un objeto parecido a un planeta puede tener suficiente presión y calor en su núcleo para iniciar la fusión de deuterio.

Se trata de un isótopo "pesado" de hidrógeno; la temperatura y presión requeridas para su fusión son mucho más bajas que la temperatura y presión requeridas para la fusión del hidrógeno regular que arde en los núcleos de las estrellas.

Las enanas marrones pueden alcanzar un tamaño de aproximadamente 80 masas de Júpiter y temperaturas de alrededor de 2.500 Kelvin. Son más frías y más tenues que las enanas rojas, pero brillan en longitudes de onda infrarrojas.

Las enanas blancas, por otro lado, son la etapa final de la vida de estrellas como el Sol. Cuando la estrella se queda sin hidrógeno en su núcleo, expulsa sus capas externas y el núcleo, ya no sostenido por la presión exterior de la fusión, colapsa en un objeto ultradenso del tamaño de la Tierra.

Las enanas blancas brillan con calor residual, pero el proceso de muerte es muy enérgico: son extremadamente calientes, con temperaturas comparables a las de las supergigantes azules.

Esto nos lleva a WD0032-317, una estrella enana blanca muy caliente y de baja masa. Tiene alrededor del 40 por ciento de la masa del Sol y arde a temperaturas de alrededor de 37.000 Kelvin.

A principios de la década de 2000, los datos obtenidos utilizando el instrumento Ultra-Violet-Visual Echelle Spectrograph (UVES) en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral sugirieron que WD0032-317 se estaba moviendo, arrastrado en el lugar por un compañero en órbita invisible. Observaciones tardías en el infrarrojo cercano sugirieron que esa compañera era una enana marrón.

Hallakou y sus colegas utilizaron UVES para obtener nuevas observaciones de la estrella y descubrieron que su compañera es una enana marrón con una masa de entre 75 y 88 Júpiter en una órbita vertiginosa de sólo 2,3 horas.

La prueba irrefutable que condujo a la detección fue, bueno, una estrella humeante, más o menos. Cuando la cara diurna de la enana marrón está frente a nosotros, los astrónomos pudieron detectar el hidrógeno que emite cuando la estrella lo evapora.

Debido a que la enana marrón y la estrella están tan juntas, la enana marrón está bloqueada por mareas. Eso significa que un lado, el lado del día, está perpetuamente frente a la estrella, mientras que el otro permanece en la noche permanente. El equipo calculó las temperaturas extremas involucradas y las cifras son deslumbrantes.

"Dependiendo del modelo de núcleo de enana blanca utilizado, la temperatura del lado diurno de la compañera oscila entre ≈7.250 y 9.800 Kelvin – tan caliente como una estrella de tipo A – con una temperatura del lado nocturno de ≈1.300 − 3.000 Kelvin, o un diferencia de temperatura de ≈6.000 K, aproximadamente cuatro veces mayor que la del KELT-9b", escriben en su artículo.

"El rango de temperatura del lado nocturno cubre las enanas T a M. La temperatura de 'equilibrio' del cuerpo negro del compañero irradiado (despreciando su luminosidad intrínseca y su albedo, y asumiendo que está en equilibrio térmico con la irradiación externa) es de aproximadamente 5.100 Kelvin, más caliente que cualquier planeta gigante conocido y ≈1.000 Kelvin más caliente que KELT-9b, lo que da como resultado un flujo ultravioleta extremo ≈ 5.600 veces mayor.

Ningún planeta o enana marrón conocido es más caliente, lo que hace que WD0032-317B no sólo sea extremadamente impresionante, sino también un excelente candidato para estudiar cómo las estrellas extremadamente calientes pueden evaporar a sus compañeras de menor masa. Los investigadores dicen que estudiar objetos como WD0032-317B puede ayudarnos a comprender objetos atípicos raros como KELT-9b.

La investigación ha sido publicada en Nature Astronomy.

Una versión anterior de este artículo se publicó en junio de 2023.