Las enanas marrones también pueden dar a luz a planetas terrestres

Por primera vez, utilizando el conjunto de telescopios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un equipo de astrónomos ha descubierto que las regiones exteriores del disco polvoriento que rodea a una enana marrón contienen granos sólidos de tamaño milimétrico como los que se encuentran en discos más densos alrededor de estrellas recién nacidas.

El sorprendente hallazgo supone un reto para las teorías sobre cómo se forman los planetas rocosos del tamaño de la Tierra, y sugiere que los planetas rocosos –también conocidos como “planetas terrestres”- pueden ser más comunes de lo que se cree.

Se cree que los planetas rocosos se forman a través de las colisiones aleatorias y la unión de lo que, en un principio, serían partículas microscópicas del disco de material que rodea a las estrellas. Estos granos diminutos, conocidos como polvo cósmico, son parecidos al hollín o a granos de arena muy fina.

Sin embargo, en las regiones exteriores alrededor de una enana marrón — un objeto parecido a las estrellas, pero demasiado pequeño para brillar como una estrella — los astrónomos esperaban que los granos no pudieran crecer porque los discos estaban muy dispersos y las partículas se moverían demasiado rápido como para pegarse tras chocar unas con otras.

Además, las teorías predominantes afirman que, en el entorno de las enanas marrones, cualquier grano que quisiera formarse se movería con rapidez hacia la enana marrón, desapareciendo de las partes exteriores del disco en las que podrían detectarse.

“Nos sorprendió muchísimo encontrar granos de tamaño milimétrico en ese disco delgado y pequeño,” ha señalado Luca Ricci, del Instituto Tecnológico de California (EE.UU.), quien lidera un equipo de astrónomos con sedes en Estados Unidos, Europa y Chile.

“En las frías regiones exteriores del disco que rodea a la enana marrón no deberían formarse granos sólidos de ese tamaño, pero parece que se forman. No estamos seguros de que puedan desarrollarse planetas rocosos completos, o de si ya ha ocurrido antes, pero estamos viendo los primeros pasos, de manera que tendremos que cambiar nuestras suposiciones sobre las condiciones que se requieren para el crecimiento de sólidos”, afirma Ricci.

Discos estelares parecidos

La mayor resolución proporcionada por ALMA, comparada con la de telescopios anteriores, también ha permitido al equipo localizar gas monóxido de carbono alrededor de la enana marrón — es la primera vez que se detecta gas frío molecular en este tipo de discos. Este descubrimiento, junto con el de los granos de tamaño milimétrico, sugiere que el disco es más parecido a los que se encuentran en torno a estrellas jóvenes de lo que se creía.

Ricci y sus colegas llevaron a cabo este descubrimiento utilizando parte de las antenas de ALMA instaladas en el desierto chileno, que se encuentra a una gran altitud. ALMA es un conjunto de antenas de gran precisión que aún está en construcción.

Las antenas trabajarán conjuntamente como si fueran un solo telescopio para observar el universo en gran detalle y con una gran precisión. ALMA “ve” el Universo en longitudes de onda milimétrica y submilimétrica, invisibles para el ojo humano. Se espera que la construcción de ALMA termine en el año 2013, pero los astrónomos iniciaron las observaciones con un conjunto parcial de las antenas de ALMA en 2011.

Los astrónomos apuntaron ALMA hacia la joven enana marrón ISO-Oph 102, también conocida como Rho-Oph 102, en la región de formación estelar de Rho Ofiuco, en la constelación de Ofiuco (El Portador de la Serpiente). Con unas 60 veces la masa de Júpiter, pero solo 0,06 veces la masa del Sol, la enana marrón tiene muy poca masa para iniciar las reacciones termonucleares por las cuales brillan las estrellas. Aún así, emite calor, generado por sus lentas contracciones gravitatorias, y brilla con un color rojizo, aunque mucho menos que una estrella.

ALMA recogió la luz de longitudes de onda en torno a un milímetro, emitida por el disco de material calentado por la enana marrón. Los granos del disco no emiten mucha radiación en longitudes de onda más largas que su propio tamaño, por lo que en longitudes de onda mayores puede medirse un característica disminución en el brillo.

Futuras imágenes con mayor resolución

ALMA es un instrumento ideal para la medida de esta disminución y también para estudiar los granos. Los astrónomos compararon el brillo del disco en longitudes de onda de 0,89 mm y 3,2 mm. La disminución en el brillo de 0,89 mm a 3,2 mm no fue tan brusca como se esperaba, lo que demuestra que algunos de los granos miden un milímetro o son incluso mayores.

“ALMA es una herramienta nueva y potente para resolver misterios sobre la formación de sistemas planetarios”, afirma Leonardo Testi, de ESO, miembro del equipo de investigación. Testi también ha señalado que “Intentar hacer lo mismo con telescopios de generaciones anteriores habría requerido casi de un mes de observaciones — algo imposible en la práctica. Pero utilizando tan solo una cuarta parte delo que será el conjunto final de antenas de ALMA ¡pudimos hacerlo en menos de una hora!”.

En un futuro próximo, el conjunto ALMA será lo suficientemente potente como para tomar imágenes detalladas del disco que rodea a Rho-Oph 102 y de otros objetos. Ricci explica que “pronto seremos capaces, no solo de detectar la presencia de pequeñas partículas en los discos, sino de saber cómo se reparten a lo largo del disco circumestelar y cómo interactúan con el gas que también hemos detectado en el disco. Esto nos ayudará a comprender mejor cómo se forman los planetas”.

Este trabajo de investigación ha sido presentado en un artículo publicado en la revista Astrophysical Journal Letters .

Referencia bibliográfica:

L. Ricci, L. Testi, A. Natta, A. Scholz, Gregorio-Monsalvo, ALMA observations of ISO-Oph 102: Grain growth and molecular gas in the disk around a young brown dwarf. Astrophysical Journal Letters (2012).