Desentrañando el misterio de las enanas marrones

Como Júpiter y otros planetas gigantes gaseosos, las estrellas están compuestas principalmente de hidrógeno y helio. Pero a diferencia de estos mundos, las estrellas son tan masivas y su fuerza gravitacional tan poderosa que los átomos de hidrógeno se fusionan para producir helio, liberando enormes cantidades de energía y luz. Sin embargo, las enanas marrones son una suerte de 'estrellas fallidas', ya que no son lo suficientemente masivas para fusionar hidrógeno y, por lo tanto, no pueden producir la enorme cantidad de luz y calor de las estrellas. En cambio, fusionan depósitos relativamente pequeños de una versión atómica más pesada del hidrógeno: el deuterio. Este proceso es menos eficiente y la luz de las enanas marrones es mucho más débil que el del resto de sus 'hermanas mayores'.

«Sin embargo, todavía no sabemos exactamente dónde se encuentran los límites de masa de las enanas marrones, límites que permiten distinguirlas de las estrellas de baja masa que pueden quemar hidrógeno durante muchos miles de millones de años, mientras que una enana marrón tendrá una etapa de combustión corta y luego una vida más fría», afirma Nolan Grieves , investigador del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de la UNIGE, miembro de NCCR PlanetS y primer autor del estudio. «Estos límites varían según la composición química de la enana marrón, por ejemplo, o el modo en el que se formó, así como su radio inicial», explica.

Para tener una mejor idea de qué son estos misteriosos objetos, necesitamos estudiar ejemplos en detalle. Pero resulta que son bastante raros. «Hasta ahora, solo hemos caracterizado con precisión unas 30 enanas marrones», dice Grieves. En comparación con los cientos de planetas que los astrónomos conocen, este número es muy bajo. Más aún si se considera que su mayor tamaño hace que las enanas marrones sean más fáciles de detectar que los planetas.

En concreto, el equipo internacional caracterizó a cinco 'compañeros': TOI-148, TOI-587, TOI-681, TOI-746 y TOI-1213. Estos se llaman 'compañeros' porque orbitan sus respectivas estrellas anfitrionas. Lo hacen con periodos de 5 a 27 días, tienen radios entre 0,81 y 1,66 veces el de Júpiter, y son entre 77 y 98 veces más masivos. Es decir, están en el límite entre las enanas marrones y las estrellas.

Por tanto, estos cinco nuevos objetos contienen información valiosa. «Cada nuevo descubrimiento revela pistas adicionales sobre la naturaleza de las enanas marrones y nos da una mejor comprensión de cómo se forman y por qué son tan raras», afirma Monika Lendl , investigadora del Departamento de Astronomía de la UNIGE y miembro de la Planetas NCCR.

Una de las pistas que los científicos encontraron para mostrar que estos objetos son enanas marrones es la relación entre su tamaño y edad, como explica François Bouchy , profesor de UNIGE y miembro de NCCR PlanetS: «Se supone que las enanas marrones se encogen con el tiempo a medida que queman sus reservas de deuterio y se enfrían. Aquí encontramos que los dos objetos más antiguos, TOI 148 y 746, tienen un radio más pequeño, mientras que los dos compañeros más jóvenes tienen un radio más grande».

Sin embargo, estos objetos están tan cerca del límite que fácilmente podrían ser estrellas de muy baja masa, y los astrónomos aún no están seguros de si son enanas marrones. «Incluso con estos objetos adicionales, todavía nos faltan los números para sacar conclusiones definitivas sobre las diferencias entre las enanas marrones y las estrellas de baja masa. Se necesitan más estudios para descubrir más», concluye Grieves.