El acompañante más cercano de una enana marrón jamás divisado alrededor de una estrella provoca una nueva perspectiva en la formación de objetos de baja masa

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Los astrónomos que utilizan la tecnología de óptica adaptativa en el Telescopio Gemini Norte han observado una enana marrón orbitando una estrella de baja masa a una distancia comparable a apenas tres veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Esta es la menor distancia de separación jamás encontrada para este tipo de sistemas binarios usando imagen directa.

El hallazgo sin precedentes es apenas uno de una docena de sistemas binarios de baja masa observados en el estudio y podría arrojar una nueva luz en la formación de sistemas estelares y de cómo podrían formarse los cuerpos más pequeños en el Universo (incluyendo los planetas grandes).

"Al usar las avanzadas capacidades de imagen de Gemini, fuimos capaces de resolver claramente este par binario en el cual la distancia entre la enana marrón y su estrella progenitora sea sólo cerca del doble de la distancia de Marte desde el Sol" señaló la integrante del equipo Melanie Freed, estudiante graduada de la Universidad de Arizona en Tucson. Con una masa estimada de 38-69 veces la masa de Júpiter, la recién identificada enana marrón se ubica a sólo tres veces la distancia Sol-Tierra (o 3.0 Unidades Astronómicas) desde su estrella progenitora. La estrella, conocida como LHS2397a, está a sólo 46 años luz de distancia de la Tierra.

La anterior imagen obtenida de una enana marrón y su progenitora (una estrella - tipo Sol, mucho más brillante) fue para una separación casi 5 veces mayor, unas 14 Unidades Astronómicas (UA). Una Unidad Astronómica (UA) iguala la distancia promedio entre la Tierra y el Sol o aproximadamente 150 millones de kilómetros (93 millones de millas). Lea el comunicado de prensa, ¨Enana marrón encontrada orbitando cerca de una estrella tipo sol¨

Comúnmente descritas como ¨estrellas fallidas¨, las enanas marrones son más grandes que los planetas gigantes como Júpiter, pero sus masas individuales son menos del 8% de la masa del Sol (75 masas de Júpiter), por lo que no son lo suficientemente masivas para brillar en la misma forma en que lo hace una estrella de mayor masa. Las enanas marrones son mejor vistas en el infrarrojo porque el calor de la superficie se libera a medida que se contraen lentamente. La detección de compañeros de enanas marrones dentro de 3 UA es un paso adelante hacia el lograr imágenes de planetas masivos alrededor de otras estrellas.

Este equipo de la Universidad de Arizona liderado por el Dr. Laird Close utilizó el telescopio de Gemini Norte para detectar otros 11 compañeros de baja masa, sugiriendo que estos pares binarios de masa baja pueden ser muy comunes. El descubrimiento de tantos pares de baja masa fue una sorpresa , dado el argumento que la mayor parte de las estrellas de baja masa y las enanas marrones estaban pensadas como objetos solos que vagaban por el espacio a solas después de haber sido expulsadas de sus cunas de estrellas durante el proceso de formación estelar.

"Hemos completado , basados en la óptica adaptativa, la primera encuesta de estrellas con cerca de 1/10 de la masa del Sol y nos dimos cuenta que la naturaleza no discrimina en contra de las estrellas de baja masa cuando se trata de hacer pares binarios apretados", dijo Close, un profesor asistente de astronomía de la Universidad de Arizona. El Dr. Close es el autor principal de un trabajo presentado hoy en Kona, Hawaii en el Simposio de la Unión Astronómica International sobre enanas marrones y es el investigador principal de la encuesta de estrellas de baja masa.

El equipo miró 64 estrellas de baja masa (originalmente identificadas por John Gizis del Centro de Análisis y Procesamiento Infrarrojo) que parecían ser estrellas en solitario en las imágenes de más baja resolución de la encuesta de imágenes infrarrojas de todo el cielo 2Mass. Una vez que el equipo utilizó la óptica adaptativa en Gemini para hacer que las imágenes fueran 10 veces más nítidas, doce de esas estrellas revelaron tener compañeros cercanos. Sorprendentemente, el equipo de Close notó que las distancias de separación entre las estrellas de baja masa y sus compañeros era significantemente menor que lo esperado.

"Nos dimos cuenta que los compañeros de las estrellas de baja masa están normalmente a 4 UA de sus estrellas primarias, lo cual es sorprendentemente cercano uno al otro", señaló el integrante del equipo Nick Siegler, un estudiante graduado de la Universidad de Arizona. ¨Las binarias más masivas tienen separaciones típicas cercanas de 30 UA, y muchas binarias son aún más amplias que ésto¨. Las nuevas observaciones de Gemini, dice Close, ¨implican forzosamente que las estrellas de baja masa no tienen compañeros que estén alejados de sus primarias¨.

El equipo que lleva a cabo el proyecto estima que uno de cada cinco estrellas de baja masa tiene una compañera con una separación en el rango identificado por este estudio. Dentro de este rango de separación, los astrónomos observaron una frecuencia similar de compañeros alrededor de estrellas masivas tipo Sol.

En consecuencia, estos nuevos resultados sugieren que (contrario a la teoría) los pares binarios de baja masa pueden formarse en un proceso similar al de las binarias más masivas. En efecto, estos hallazgos se agregan a la creciente evidencia de otros grupos que dicen relación con que el porcentaje de sistemas binarios es similar a los cuerpos que abarcan el mismo rango desde una masa solar hacia masas solares tan pequeñas como 0.05 (o 52 veces la masa de Júpiter). Por ejemplo, un grupo encabezado por Neil Reid de la Universidad de Pensilvania ha llegado a una conclusión similar con una muestra más pequeña de 20 estrellas de incluso menor masa y estrellas marrón observadas con el Telescopio Espacial Hubble.

¨El hecho que las estrellas de baja masa tengan a enanas marrones de acompañantes dentro de 5 UA es también sorprendente porque exactamente lo contrario se cumple con las estrellas tipo Sol. Sólo unas pocas estrellas tipo Sol tienen enanas marrones compañeras dentro de esta distancia, de acuerdo a los estudios de velocidad radial.¨Esta ausencia de compañeros enanas marrones dentro de las 5 UA de estrellas tipo Sol ha sido denominado el ¨desierto de enanas marrones¨, precisó Close. ¨En todo caso, vemos que probablemente no haya desierto de enanas café alrededor de las estrellas de baja masa¨.

Estos resultados son una información importantísima para los teóricos que trabajan para entender cómo la masa de una estrella afecta la masa y distancia de separación de los compañeros que se forman con esto. ¨Cualquier modelo preciso de estrella y formación de planetas debe reproducir estas observaciones¨dice Close.

Estas observaciones fueron posible sólo por la combinación del sistema de imaging de Optica Adaptativa extremadamente sensible del instrumento de la Universidad de Hawaii denominado Hokupa´a y el trabajo técnico de los telescopios Gemini. La óptica Adaptativa es una tecnolgía cada vez más crucial que elimina la mayor parte de la ¨borrosidad¨ causada por la turbulencia en la atmósfera de la Tierra (por ejemplo: el titileo de las estrellas). Hace ésto ajustando rápidamente la forma especial y flexible del espejo de un telescopio de manera de corregir la turbulencia local, basado en la retroalimentación a tiempo real del sistema de apoyo del espejo originado en las observaciones de la estrella de baja masa. Hokupa´a puede contar fotones individuales (partículas de luz) por lo que puede hacer más nítido de manera precisa incluso las estrellas débiles (por ejemplo de baja masa).

Las imágenes cercanas de óptica adaptativa infrarrojas capturadas por el telescopio de 8 m. de Gemini en esta encuesta, fueron doblemente nítidas en comparación con las hechas en la misma longitud de onda por el Telescopio Espacial Hubble de 2.4 metros que orbita la Tierra. Ésta es la única encuesta en su tipo hecha con telescopios terrestres y requirió 5 noches a lo largo de un año para llevarse a cabo.

Es importante notar que las distancias mencionadas aquí son las que se midieron directamente en el cielo. Las separaciones reales de órbita podrían ser un poco más grandes una vez que la órbita completa de estos sistemas binarios sea conocida en la próxima década.

Otros miembros del equipo de ciencia incluyen a James Liebert (Observatorio Steward, Universidad de Arizona), Wolfgang Brandner (Observatorio Europeo del Sur, Garching Alemania) y Eduardo Martin y Dan Potter (Instituto de Astronomía, Universidad de Hawaii).

Las observaciones reportadas aquí, son parte de una encuesta en curso. Los resultados iniciales de las primeras 20 estrellas de baja masa de nuestra encuesta han sido publicados en la edición del 1 de marzo del Astrophysical Journal Letters, vol 567 , páginas L53 - L57.

Las imágenes e ilustraciones relacionadas con este comunicado están disponibles en internet en: http://www.gemini.edu/media/images_2002-7e.html.

Laird Close puede ser contactado en el 520/626-5992, lclose@as.arizona.edu, una vez que regrese a su oficina el 28 de Mayo.

Este estudio fue patrocinado en parte por la Fuerza Aérea Norteamericana de Investigación Científica y el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona. Hokupa´a es patrocinado por el grupo de Optica adaptativa de la Universidad de Hawaii y la Fundación Nacional de la Ciencia de Estados Unidos (NSF).

El Observatorio Internacional Gemini es una colaboración multinacional que ha construido dos telescopios de 8 metros idénticos en Mauna Kea, Hawaii (Gemini Norte) y Cerro Pachón en Chile (Gemini Sur) que están abiertos para la comunidad mundial de astrónomos. Ambos telescopios incorporan nuevas tecnologías que permiten que espejos grandes y relativamente delgados recojan y enfoquen tanto la radiación óptica como la infrarroja proveniente del espacio.

El Observatorio Gemini es dirigido por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA) bajo un acuerdo de cooperación con la Fundación Nacional de la Ciencia de Estados Unidos (NSF). La NSF también participa como agencia ejecutiva para la asociación internacional.

Las otras agencias de investigación de la asociación de Gemini incluyen: el Consejo de Investigación en Astronomía y Física del Reino Unido (PPARC), el Consejo de Investigación Nacional de Canada (NRC), la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica de Chile (CONICYT), el Consejo de Investigación de Australia (ARC), el Consejo Nacional Argentino de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y el Conselho Nacional de Brasil de Pesquisas Científicas e Tecnológicas (CNPq).

Para mayor información, diríjase a la página web de Gemini en: http://www.us-gemini.noao.edu/media/.

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