A la caza de las enanas marrones - WISE

La naturaleza, evolución y población de enanas marrones es una de las grandes preguntas abiertas en la teoría y observaciones estelares. La misión WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA será un telescopio infrarrojo en órbita que deberá revelar definitivamente la naturaleza y el alcance de la población de enanas marrones.

Nuevas clases espectrales

La presión en el interior de estrellas con masas de menos de unas 0.08 masas solares (unas 80 veces la masa de júpiter) no es suficientemente alta para dar lugar a la fusión de hidrógeno en helio. Sin esta fuente de energía estas estrellas se enfrían hasta hacerse básicamente invisibles en el rango óptico del espectro electromagnético. No obstante, pueden ser detectadas en la región infrarroja del espectro.

Varios nuevos tipos espectrales, L y T, y adicionalmente también el Y, fueron definidos hace relativamente poco tiempo por el ahora investigador de WISE Davy Kirkpatrick para poder clasificar las enanas marrones dentro de la clasificación estelar OBAFGKM.

La letra L fue elegida por ser alfabéticamente cercana a M. La clase M contiene las estrellas frías como enanas rojas pero también supergigantes. Algunos de los objetos de la clase L tienen masa lo suficientemente grande como para iniciar la fusión de hidrógeno en helio, pero en general este no es el caso y se dice que su masa es subestelar. Con ello se diferencia entre estellas como tales, capaces de generar fusión, y enanas marrones en este caso de tipo L. Las enanas del tipo L son de color rojo muy oscuro, pero brillantes en el infrarrojo. Por otro lado, la clase T son enanas aún más frías con temperaturas de la superficie de entre 1500 y 700K. Por último, la postulada clase Y, aún más frías que las T y denominadas enanas marrones ultra-frías, con temperaturas superficiales menores que 700 K.

En general, tanto las enanas marrones como los planetas gigantes tipo júpiter emiten una gran parte de su radiación en el infrarrojo cercano a los 5 micrones. Dado que su combustible es sólo su agitación térmica estos objetos tienen una vida muy larga.



Evolución y población de enanas marrones

Las enanas marrones podrían ser las más comunes e incluso superar en número al resto de estrellas de todas las otras clases juntas. Estas estimaciones se basan especialmente en el estudio de discos protoplanetarios, que indican que el número de estrellas en la galaxia debería ser varios órdenes de magnitud superior a lo que observamos hoy. El resto inobservado de estrellas deberían ser precisamente enanas marrones.

La teoría sugiere que los discos protoplanetarios, formados inicialmente por colapso de nubes (teoría de Jeans), se encuentran en una carrera evolutiva los unos contra los otros: el primero de ellos en formarse se convertirá en una protoestrella, que será muy probablemente un objeto muy violento emitiendo fuertes vientos estelares con altas presiones, y, con ello, barriendo el gas de los los discos protoplanetarios vecinos y destrozándolos. Tras ello, estos discos protoplanetarios destrozados, y faltos de masa, probablemente se convertirán en enanas marrones de clases L, T o Y. Dado que viven tanto tiempo, estos objetos se acumularán a lo largo del tiempo y pasarán a englosar el grueso de objetos en la galaxia.

De hecho, hay estudios que demuestran que quizás existan unas 200 enanas marrones con una masa 10 veces la masa de júpiter a menor distancia que unos 8 parsec (26 años luz) del sol. En general, la población de objetos de este tipo en el vecindario galáctico debería ser igual de grande que la estelar.

La siguiente figura representa una muestra de estrellas dentro de un radio de 26 años luz del sol visibles desde el hemisferio norte. Las estrellas están a la izquierda y una estimación del número de enanas marrones en la derecha. A pesar de que existen al menos el mismo número de enanas marrones que estrellas, las estrellas son los responsables de la mayor parte de la masa.



Estadísticamente hablando hay una probabilidad considerable de que exista una enana marrón más cercana al sol que Proxima Centauri.

La misión WISE

A pesar del éxito de censos como el 2MASS y el SDSS no se han podido encontrar las enanas marrones más frías que unos 750 K. Los objetos más fríos emiten en una región que queda inexplorada por los censos y es precisamente en esta región donde trabajará WISE. Con WISE será posible observar enanas marrones de 450 K a unos 75 años luz de distancia, enanas marrones de 300 K a unos 20 años luz y enanas marrones de 150 K a unos 10 años luz.

WISE será sensible básicamente a la radiación en 5 micrones. La figura de abajo muestra una gráfica de la emisión electromagnética de un planeta tipo júpiter (FFP) a una distancia de un año luz de nosotros y la de una enana marrón (BD) de 200 K a la distancia de Próxima Centauri. Frente a estas curvas se muestra la sensitividad de WISE.



WISE será un satélite que estará en órbita alrededor de la tierra. Su telescopio de 40 cm y los detectores se mantendrán muy fríos (15 K) para ser sensitivos a la radiación infrarroja. Su lanzamiento está previsto para finales del 2009. Todavía un largo tiempo, pero este es sin duda un proyecto que merece nuestra atención. El investigador principal de WISE es Ned Wright.

Referencias e información adicional

• The Next Generation Sky Survey and the Quest for Cooler Brown Dwarfs, J. Davy Kirkpatrick (IPAC/Caltech), astro-ph/0207655.


• L Dwarfs and the Substellar Mass Function, I.N. Reid, et al, astro-ph/9905170.


• WISE mission y WISE science: brown dwarfs.


• Ned Wright: Wide-field Infrared Survey Explorer.


• WISE fact sheet.


• Stellar classification, wikipedia.