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Astrónomos descubren rotaciones extremas en Enanas Marrones

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Observaciones desde Gemini Norte ayudan a determinar el límite de rotación de las enanas marrones.

Astrónomos de la Western University descubrieron un grupo de tres enanas marrones que completan una rotación completa aproximadamente una vez cada hora, lo que las convierte en las enanas marrones con la rotación más rápida conocida hasta el momento. La velocidad es tan extrema que si estas “estrellas fallidas” rotaran más rápido, podrían estar a punto de destruirse. Identificadas primero por el Telescopio Espacial Spitzer, de la NASA, los objetos fueron estudiados posteriormente por telescopios en tierra, incluyendo Gemini Norte, confirmando esta sorprendente velocidad de rotación.

Tres enanas marrones fueron descubiertas girando más rápido que cualquier otra encontrada antes, gracias al trabajo de astrónomos de la Western University en Canadá, quienes utilizaron el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA para medir preliminarmente sus velocidades de rotación, lo que fue confirmado posteriormente con observaciones de seguimiento del telescopio Gemini Norte, en Maunakea, Hawai‘i, y del Telescopio Magallanes Baade de la Carnegie Institution for Science’s en Chile. Gemini Norte es uno de los gemelos que conforman el Observatorio internacional Gemini, un programa de NOIRLab de NSF y Observatorio AURA.

Al respecto, la líder del equipo de investigación, Megan Tannock, expresó que “parece que nos hemos topado con un límite de velocidad en la rotación de las enanas marrones, ya que a pesar de las búsquedas exhaustivas, realizadas por nuestro propio equipo y otros, no se ha encontrado ninguna enana marrón que gire más rápido.” 

“De hecho, los giros más rápidos pueden hacer que una enana marrón se rompa a sí misma” precisó la  estudiante graduada de física y astronomía de la Western University que dirigió el descubrimiento. 

Las enanas marrones son, simplemente, estrellas fallidas. Se forman como estrellas pero son menos masivas y más parecidas a planetas gigantes [1].

Tannock y el astrónomo de la Western University, Stanimir Metchev, trabajaron con colaboradores internacionales para encontrar tres enanas marrones que giran rápidamente alrededor de sus ejes una vez cada hora. Esto es aproximadamente 10 veces más rápido que lo normal [2], y aproximadamente un 30 por ciento más rápido que las rotaciones más rápidas medidas anteriormente en este tipo de objetos.

Los astrónomos lograron confirmar estas rápidas rotaciones al medir alteraciones en la luz de las enanas marrones causadas por el efecto Doppler, y utilizando un modelo computacional para hacer coincidir esas alteraciones con las velocidades de giro [3]. Todo ello fue posible gracias a las observaciones realizadas en los grandes telescopios de Gemini Norte, en Hawai‘i, y el Magallanes Baade, en Chile.

Los investigadores encontraron que estas enanas marrones giran en su ecuador con velocidades de unos 350.000 kilómetros por hora (unas 220,000 millas por hora), es decir, 10 veces más rápido que Júpiter. 

“Estas inusuales enanas marrones giran a velocidades vertiginosas”, dijo Sandy Leggett, astrónoma de Gemini Norte que estudia las enanas marrones. “A unos 350.000 kilómetros por hora, la gravedad relativamente débil de las enanas marrones apenas las mantiene unidas. Este emocionante descubrimiento del equipo de Tannock identificó límites de rotación más allá de los cuales estos objetos no podrían existir", precisó.

Al principio, el equipo logró identificar las enormes velocidades de rotación utilizando el Telescopio Espacial Spitzer, de la NASA, para medir qué tan rápido variaba el brillo de los objetos. Al respecto, Metchev explicó que “las enanas marrones, como los planetas con atmósferas, pueden tener grandes tormentas meteorológicas que afectan su brillo visible”, a lo que agregó que “las variaciones de brillo observadas muestran la frecuencia con la que se ven las mismas tormentas cuando el objeto gira, lo que revela el período de giro de la enana marrón".

Los resultados del equipo serán publicados en una próxima edición del The Astronomical Journal.

Notas

[1] Hay cuatro planetas gigantes conocidos en el Sistema Solar: Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

[2] Las estrellas, las enanas marrones y los planetas generalmente giran alrededor de su eje una vez cada 10 horas o más lento. Por ejemplo, la Tierra gira alrededor de su eje una vez cada 24 horas, mientras que Júpiter y Saturno tardan unas 10 horas. El Sol gira alrededor de su eje en promedio cada 27 días. La tasa de rotación del Sol varía con la latitud, con sus regiones ecuatoriales completando una rotación en aproximadamente 25 días y las regiones polares rotan una vez en aproximadamente 35 días.

[3] A medida que cada enana marrón gira, la luz del hemisferio que gira hacia nosotros parece desplazada hacia el azul, mientras que la luz del hemisferio que se aleja de nosotros aparece desplazada al rojo debido al efecto Doppler. Esto hace que las líneas de absorción en el espectro de la enana marrón se vean ensanchadas (estiradas tanto hacia el extremo rojo del espectro como hacia el extremo azul del espectro). Al hacer coincidir esta ampliación con un modelo de computadora, los astrónomos determinaron qué tan rápido gira cada enana marrón.

Más Información

Esta investigación será presentada en el artículo Weather on Other Worlds. V. The Three Most Rapidly Rotating Ultra-Cool Dwarfs, en la próxima edición de The Astronomical Journal.

El equipo está compuesto por Megan Tannock (Western University), Stanimir Metchev (Western University and American Museum of Natural History), Aren Heinze (University of Hawai‘i), Paulo A. Miles-Páez (European Southern Observatory), Jonathan Gagné (Planétarium Rio Tinto Alcan and Université de Montréal), Adam Burgasser (University of California, San Diego), Mark S. Marley (NASA Ames Research Center), Dániel Apai (University of Arizona), Genaro Suárez (Western University), and Peter Plavchan (George Mason University).

Enlaces

Contactos

Megan Tannock
Western University
Correo electrónico: mtannock@uwo.ca

Stanimir Metchev
Canada Research Chair in Extrasolar Planets
Institute for Earth and Space Exploration, Western University
Correo electrónico: smetchev@uwo.ca

Amanda Kocz
Press and Internal Communications Officer
NSF’s NOIRLab
Cel: +1 626 524 5884
Correo electrónico: amanda.kocz@noirlab.edu

Brown Dwarf Illustration. Brown dwarfs are often called “failed stars.” They form like stars but are not massive enough to fuse hydrogen into helium as stars do. More like giant planets, brown dwarfs can often have storms in their atmospheres, as depicted in this illustration. Astronomers have recently discovered three brown dwarfs that spin faster than any other ever discovered. Each one completes a single rotation in roughly an hour, about 10 times faster than normal. Credit: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

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CosmoView Episodio 25: Astrónomos descubren rotaciones extremas en Enanas Marrones. Credit: Images and Videos: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva, P. Marenfeld, NASA/JPL-Caltech, R. Hurt (IPAC). Music: zero-project - The Lower Dungeons (zero-project.gr).

Animation Comparing Rotation Rates of Jupiter, Saturn, and Brown Dwarf 2MASS J0348-6022. This animation compares the rotation rates of Jupiter and Saturn to that of the fastest-spinning brown dwarf yet discovered (named 2MASS J0348-6022). Brown dwarfs are more massive than any of the giant planets in our solar system but less massive than stars. This brown dwarf is actually about the same size as Jupiter, but it has about 43 times more mass and spins almost 10 times faster. This rapid rotation causes the brown dwarf to “flatten,” or become wider around its equator. Jupiter and Saturn are flattened as well. The brown dwarf’s faster rotation is balanced by its larger mass, giving it a shape similar to that of the slower-rotating Jupiter and Saturn. The shapes of these three objects are compared to perfect circles (drawn in white) in this animation. Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC).

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A podcast about Gemini Observatory and its role in the Era of Multi-Messenger Astronomy. Featuring news related to multi-messenger astronomy (MMA), time-domain astronomy (TDA), our visiting instrument program, and more through interviews with astronomers, engineers, and staff both here at Gemini (North and South) and abroad.

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