Ni planeta ni estrella. El objeto de masa planetaria en AB Doradus

• Título del artículo original: 2MASS J13243553+6358281 is an Early T-Type Planetary-Mass Object in the AB Doradus Moving Group 
• Autores:  Jonathan Gagné, Katelyn N. Allers, Christopher A. Theissen, Jacqueline K. Faherty, Daniella C. Bardalez Gagliuffi, Étienne Artigau
• Institución del primer autor: Carnegie Institution of Washington, Washington, Estados Unidos
• Estado de la publicación: Publicado en Astrophysical Journal Letters el 16 de febrero de 2018, subido al ArXiv el 1 de febrero de 2018.
• Astrobite original: Not Quite a Star, Not Quite a Planet: A Planetary-Mass Object in AB Dor by Kerrin Hensley

Imagen destacada: Concepción artística de una enana marrón cubierta con nubes. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Figura 1. Comparación en tamaño de diversos objetos: el sol, una estrella de baja masa, una enana marrón, gigante gaseoso y la Tierra. Aunque el tamaño de las enanas marrones es ligeramente mayor en radio que Júpiter, puede contener diez veces más masa. Imagen cortesía de NASA/JPL-Caltech/UCB.

Las estrellas fusionan hidrógeno en helio constantemente mientras se encuentren en la fase de secuencia principal, en cambio los planetas no tienen ningún tipo de reacción de fusión. Entre ambos extremos se encuentran unos objetos llamados enanas marrones (ver figura 1), objetos suficientemente masivos y calientes como para fusionar deuterio, pero incapaces de hacer lo mismo con el hidrógeno, su primo más ligero. Al igual que los planetas gigantes, las enanas marrones tienen atmósferas nubosas y auroras polares. Y al igual que las estrellas, las enanas marrones se alimentan de la energía de la fusión nuclear, pero también se enfrían con el tiempo, un rasgo que no comparten con las estrellas. Esto, por tanto, puede tener implicaciones muy interesantes para el desarrollo de la vida en planetas orbitando alrededor de ellas.

Los astrónomos han descubierto más de mil enanas marrones, cuyo rango espectral va desde las casi subestelares tipo espectral late-M enanas hasta las enanas ultrafrías ^[1] (N. del T.). Y, a pesar de ello, varias preguntas siguen abiertas sobre la formación de enanas marrones, su estructura y dinámica interna y los primeros años de vida. Entre las principales preguntas sin responder tenemos: ¿Dónde está la línea que separa a las enanas marrones y a los planetas? ¿Dónde está la transición entre los diferentes tipos espectrales de enanas marrones?

El curioso caso de la enana marrón en AB Doradus

Figura 2. Distribución espectral de energía de 2M1324+6358 (línea negra) en comparación con otras dos enanas marrones T2. El objeto 2M1324+6358 es mucho más brillante a longitudes de onda más largas que las otras dos enanas T2, lo cual indicaría que es una binaria sin resolver. Es la figura 1 del artículo. 

En este artículo, los autores investigan un objeto que hasta ahora no había sido posible clasificar: 2MASS J13243553+6358281, o 2M1324+6358 para acortar. Este objeto fue catalogado por primera vez en el Two Micron All-Sky Survey y el resto de números que vemos son las coordenadas que nos indican dónde localizar el objeto en el cielo. Los intentos previos para clasificar este objeto (ver figura 2) indican que podría ser un objeto individual, una enana marrón muy joven o también podría ser un sistema binario sin resolver compuesto de dos enanas marrones: una enana tipo L y otra tipo T.

Para aprender más acerca de 2M1324+6358, los autores primero determinaron si pertenecía o no a AB Doradus, una asociación estelar joven (~150 millones de años de edad) y cercano (~20 parsecs de distancia). Una asociación estelar es un conjunto de estrellas, que viajan juntas alrededor de la galaxia y que se formaron a la vez de la misma nube de gas y polvo. Es mucho más fácil determinar la edad de un grupo de estrellas que la de una estrella individual, y como las estrellas en un grupo estelar se forman a la vez, podemos saber si pertenece a éste o no. Combinando las medidas de luminosidad y color con las de distancia y edad se obtiene la información necesaria para que los astrónomos determinen el radio, la temperatura o la gravedad superficial de la enana marrón. Todo ello es información de suma relevancia para explorar las farragosas aguas que hay entre las estrellas pequeñas y los planetas gigantes.

En primer lugar, los autores usaron la paralaje para determinar la distancia a 2M1324+6358. Estas medidas indicaron que 2M1324+6358 pertenece a la asociación estelar porque se encuentra a la misma distancia de la tierra que ésta. Es cierto que esta medida no es suficiente, es decir, las estrellas pueden escaparse a veces de sus asociaciones estelares, llegando incluso a moverse junto a otras asociaciones cercanas. Sin embargo, una estrella que se encuentre pasando a otra asociación tendría que tener una velocidad diferente a las estrellas que pertenecientes. Si la distancia  y velocidad de 2M1324+6358 y de AB Doradus coinciden, es muy probable que ambos estén ligados. Finalmente, los autores utilizaron la velocidad y posición del objeto a través de un test estadístico (de tipo Bayesiano) y encontraron que pertenecía al cúmulo con una probabilidad del 98%.

2M1324+6358: ¿Una enana marrón o dos?

La figura 3 muestra que 2M1324+6358 es mucho mas débil que otro objeto de similar tipo espectral, lo cual indicaría que es poco probable que sea un sistema binario. Como miembro de la asociación estelar AB Doradus, es también posible que sea joven, en torno a 150 millones de años de edad. Las enanas marrones jóvenes también suelen ser muy variables. Esto es debido tanto a la actividad estelar y a las presencia de nubes en sus atmósferas, que por tanto podrían explicar las inusuales características espectrales que han llevado a concluir a estudios previos que este objeto era una binaria.

Figure 3. Diagrama color-magnitud que muestra 2M1324+6358 (J-K ~ 1.6) en relación a otros miembros de la asociación estelar AB Doradus y estrellas del campo. 2M1324+6358 es ligeramente más débil en la banda J que otras enanas T. Es la figura 4 del artículo.

Dado que ahora sabemos que no es una binaria sino un objeto individual, es posible estudiar el radio y la masa: sólo un 20% más grande que Júpiter y entre unas 11 y 12 veces más masivo, haciendo de 2M1324+6358 una de las enanas marrones con la masa más parecida a la de los planetas gigantes. El estudio de 2M1324+6358 y de objetos similares cercanos puede ayudarnos a entender mejor el hueco que hay entre las estrellas pequeñas y los planetas grandes.

Notas del Traductor:

[1] El tipo espectral es una clasificación de las estrellas que se basa en las característica de sus espectros. De mayor a menor tamaño y temperatura, los tipos espectrales clásicos son O, B, A, F, G, K, M. Según se han conocido nuevos objetos estelares, ha sido necesario expandir los tipos espectrales. Por ejemplo para describir enanas marrones, que son más frías que las estrellas normales, se usan los tipos L, T e Y. La autora del astrobite original quiere recalcar que entre las enanas marrones hay diversidad de características.