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Gaia logra fotrografiar objetos jamás descubiertos ¡incluidas cinco Enanas Marrones!

El instrumento Gravity de Gaia ha detectado cinco objetos tenues o estrellas marrones que acompañan a estrellas muy brillantes. ¿Qué son?

Astronomy and Astrophysics

27 June 2024

Un nuevo avance para la exploración astronómica: gracias a Gaia los científicos hayan podido fotografiar directamente ocho objetos tenues que acompañan a estrellas muy brillantes, siendo siete de ellos objetos teorizados, es decir, no descubiertos hasta ahora. Todos ellos han sido recogidos en el catálogo de datos de Gaia, incluidas las llamadas "estrellas fallidas", también conocidas como enanas marrones, así lo desvela una investigación publicada en la revista Astronomy and Astrophysics.

Las estrellas y estos objetos tenues que los acompañan como si fueran 'compañeras' se consideraron ideales para investigaciones de seguimiento con el instrumento terrestre GRAVITY, un avanzado interferómetro de infrarrojo cercano ubicado en el Very Large Telescope (VLT) en la cima del Cerro Paranal en Chile. Combinando luz infrarroja de múltiples telescopios, un proceso llamado interferometría, GRAVITY ya ha logrado la primera observación directa de un planeta extrasolar o exoplaneta. 

Enana marrónEn esta ilustración, una enana marrón orbita alrededor de una estrella brillante // ESA

Tres de los objetos que acompañan a las estrellas son en realidad estrellas pequeñas y débiles, y los otros cinco son enanas marrones. Cabe destacar de estos últimos que se forman como estrellas y tienen más masa que los planetas gigantes gaseosos, pero no tienen suficiente masa para desencadenar la fusión de hidrógeno en helio en sus núcleos como lo hacen las estrellas de la secuencia principal. De ahí viene su apodo de "estrellas fallidas". 

Una de las enanas marrones detectadas por GRAVITY orbita a su estrella madre a una distancia aproximadamente igual a la distancia entre la Tierra y el Sol. Ésta es la primera vez que una de estas estrellas fallidas se ve directamente tan cerca de su estrella anfitriona. 

"Hemos demostrado que es posible capturar una imagen de una estrella débil, incluso cuando orbita muy cerca de su brillante anfitrión", dijo en un comunicado el líder del equipo y científico del Observatorio Europeo Austral (ESO), Thomas Winterhalder . "Este logro resalta la notable sinergia entre Gaia y GRAVITY. Sólo Gaia puede identificar sistemas tan estrechos que albergan una estrella y una compañera 'oculta', y luego GRAVITY puede tomar el control para obtener imágenes del objeto más pequeño y más débil con una precisión sin precedentes". 

Observar enanas marrones: una tarea difícil 

Gaia en la Vía LácteaEl instrumento Gravity de Gaia descubre siete estrellas brillantes // ESO

Observar directamente objetos tenues como estrellas pequeñas y débiles o enanas marrones alrededor de estrellas brillantes no es tarea fácil. De hecho, detectar sus señales luminosas es como ver la luz de una luciérnaga posada en un faro brillante. Es comprensible que cualquier intento de visualizar la luz de la luciérnaga sea anulado por la luz más brillante del faro, y lo mismo ocurre con las estrellas brillantes y sus objetos tenues. 

Si bien Gaia no puede detectar directamente a las tenues 'compañeras' de estas estrellas, el telescopio espacial pudo inferir su presencia. Esto se debe a que cuando una enana marrón, o una estrella pequeña en general, orbita alrededor de una estrella más grande y más brillante, su gravedad tira de la estrella madre y esto provoca una "bamboleo" en el movimiento de la estrella más grande y brillante. 

A medida que esa estrella "se tambalea" alejándose de la Tierra (y de Gaia), la longitud de onda de la luz se estira, desplazándola hacia el extremo rojo del espectro electromagnético. Por el contrario, cuando se tambalea hacia la Tierra, las longitudes de onda de la luz se acortan, desplazándola hacia el extremo azul del espectro electromagnético.  

Este efecto de desplazamiento al rojo y al azul es análogo al desplazamiento Doppler, el fenómeno que afecta las ondas sonoras en la Tierra. Por ejemplo, cuando una ambulancia corre hacia usted con la sirena a todo volumen, las ondas sonoras se comprimen y la sirena tiene un tono más alto, similar al desplazamiento hacia el azul. Cuando la ambulancia pasa junto a ti, las longitudes de onda del sonido se extienden y la sirena tiene un tono bajo, igual que el corrimiento al rojo de la luz de la estrella a medida que se aleja. 

Efecto DopplerUna ilustración que muestra el efecto Doppler. A medida que la ambulancia se aleja del peatón, el sonido se alarga y es de baja frecuencia. A medida que se acerca, las ondas sonoras se comprimen y la sirena suena de alta frecuencia //  Robert Lea (creado con Canva)

Este efecto de corrimiento al rojo y al azul es pequeño, pero Gaia es lo suficientemente sensible como para detectarlo. La colaboración de Gaia y GRAVITY ayudó al equipo a ir más allá de la mera detección de estos objetos. Los dos conjuntos de datos también permitieron al equipo separar las masas de las estrellas y las masas de sus compañeras. Además, medir las diferencias en las longitudes de onda de la luz de las estrellas y los cuerpos que las acompañan, así como combinar esta información con las estimaciones de masa antes mencionadas, permitió al equipo inferir las edades de estos objetos. 

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Esto reveló que las enanas marrones eran menos luminosas de lo esperado en las edades y masas observadas, lo que implica que estos propios cuerpos podrían estar orbitados por otra estrella más pequeña e incluso más tenue, tal vez incluso exolunas esquivas. 

El poder del equipo Gaia-GRAVITY significa que los científicos pronto podrían usar estos dos instrumentos para obtener imágenes de objetos más pequeños alrededor de estrellas brillantes, es decir, exoplanetas.

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