Las enanas café y la formación de los planetas gigantes

Estudiar a las enanas café le puede dar a los astrónomos una idea del origen de la vida en el Universo o de cómo se formó el sistema solar; son objetos ligeramente más masivos que los planetas y, al igual que estos, no alcanzan a fusionar el hidrógeno en su núcleo, por lo que las enanas café y los planetas gigantes –con masas parecidas a la de Saturno o mayores– comparten muchas de sus características.

Lo anterior está relacionado con una de las principales interrogantes a responder por los astrónomos: ¿cómo se forman los planetas que acompañan a las estrellas? Los planetas gigantes podrían surgir de la fragmentación del material del disco que rodea a una estrella joven, o bien podrían formarse por aglomeración de la grava y rocas que conforman dichos discos. Y aunque las enanas café juegan un papel crucial para entender nuestros orígenes, queda mucho por resolver, en especial porque al tener un brillo menor al de las estrellas “no somos capaces de detectar a las enanas café fácilmente para estudiarlas”, sostuvo la doctora Aina Palau Puigvert, del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

En busca de enanas café

Las enanas café nacen en las regiones conocidas como “nubes moleculares” –las cuales contienen gas frío compuesto por moléculas–, y aunque no está claro si su mecanismo de formación es similar al de las estrellas de baja masa o al de los planetas. A diferencia de las estrellas, las enanas café no tienen una fuente de energía interna permanente debido a que su densidad y temperatura no permiten que se dé el proceso de fusión del hidrógeno –lo que sí sucede en las estrellas–, por lo que el brillo de estos objetos proviene de su contracción gravitacional.

Uno de los temas en los que Palau Puigvert trabaja es en entender el mecanismo que permite la formación de las enanas café en el Universo. “Una de las teorías apunta a que se forman igual que las estrellas, pero hay un problema básico al respecto: las nubes moleculares en donde se forman las estrellas tienen condiciones de temperatura y densidad que no permiten la formación de objetos menores a una décima parte de la masa del Sol, por lo tanto, no se sabe cómo se fragmentan las nubes para dar origen a objetos tan pequeños”.

Otra teoría propone que las enanas café podrían encontrarse cerca de las estrellas muy masivas –con una masa mayor a diez veces la del Sol– que, al tener vientos potentes y emitir radiación de alta energía, evaporan y rompen todo el material a su alrededor, lo que hace pensar facilitaría la formación de objetos compactos y de poca masa, como es el caso de las enanas café.

En cambio, las enanas café también podrían nacer en el mismo disco que se forma alrededor de las estrellas cuando estas son muy jóvenes. Bajo las condiciones adecuadas, el material de dicho disco puede fragmentarse y dar lugar a un cuerpo cuya propia gravedad domine las fuerzas del cuerpo rígido y así le permita adquirir una forma esférica. Si las enanas café se forman por este mecanismo, podrían ayudar a los astrónomos a comprender la formación de los planetas.

Las enanas café más jóvenes emiten la mayor parte de su energía a longitudes de onda en el rango del radio y del infrarrojo, por lo tanto, para ser observadas requieren del uso de antenas receptoras de ondas milimétricas y submilimétricas que atraviesan las nubes oscuras de polvo y gas que forma a las enanas café.

Para saber si las enanas café son jóvenes o de mayor edad, los astrónomos observan las imágenes en radio de estos objetos, y si la distribución del polvo es grande, alargada y tiene forma de disco, se trata de un objeto en desarrollo o en una etapa de acreción de material, la cual también se caracteriza por la emisión de material de alta velocidad por los polos.

“Si vemos esta emisión de material por los polos y el disco, podemos establecer que este objeto está en una etapa de formación temprana. Pero si lo que se ve es un disco pequeño y no es perceptible la emisión de material por los polos, se trata de un objeto en un estado más avanzado de su evolución”, señaló en entrevista para la Academia Mexicana de Ciencias.

En el 2014 la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical la doctora Palau junto con otros autores publicaron el artículo “IC 348-SMM2E: a Class 0 proto-brown dwarf candidate forming as a scaled-down version of low-mass stars”, en el que se describe el hallazgo de un proceso de formación muy comparable al de las  estrellas de baja masa.

Por lo pronto, la doctora Aina Palau Puigvert forma parte de un proyecto internacional en el que participan investigadores de España, Chile, Taiwán, Alemania, Estados Unidos y México, y que tiene por objeto la búsqueda de enanas café en sus estados evolutivos más tempranos.

En la actualidad, la investigadora y su grupo de trabajo analizan datos de un conjunto de observaciones que se tomaron hace unos meses con el Gran Conjunto Milimétrico de Atacama (ALMA, por sus siglas en inglés), ubicado en Chile, se trata de objetos que son candidatos a enanas café extremadamente jóvenes: “Estamos buscando indicios de discos alrededor de estos objetos, así como evidencias del material eyectado por los polos”, explicó la especialista en formación estelar.