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Los astrónomos han encontrado una enana marrón que es más caliente que el sol

Los astrónomos han encontrado una enana marrón que es más caliente que el sol

Un sistema binario a 1.400 años luz de distancia se está calentando y puede ayudar a los expertos a comprender la clase de exoplanetas conocidos como Júpiter sobrecalentados, gigantes gaseosos muy cercanos a estrellas anfitrionas masivas.

El sistema único descrito en un nuevo estudio publicado hoy en astronomía natural Incluye una enana marrón, que tiene una temperatura de casi 14.000 grados Fahrenheit (7.700 grados Celsius). Esto lo hace 10,000 F (5,500 C) más caliente que el Sol.

Pero las temperaturas extremas de la enana marrón no son generadas por ninguna reacción nuclear interna propia: en cambio, orbita cerca de su compañera, una enana blanca llamada WD 0032-317, que la bombardea con radiación. El lado nocturno de la enana marrón, el lado opuesto a la enana blanca, es 11,000 F (5,700 C) más frío.

Este sistema único puede ayudar a los científicos a aprender más sobre los exoplanetas que orbitan cerca de estrellas masivas calientes. Los intensos episodios de radiación ultravioleta de tales estrellas pueden vaporizar las atmósferas de estos planetas e incluso su material planetario. Pero este proceso es difícil de estudiar.

Un sistema de enana blanca enana marrón podría servir como contraparte del sistema de Júpiter sobrecalentado, y es un sistema mucho más fácil de observar. «Los isótopos de Júpiter brindan una forma indirecta de estudiar las atmósferas de los planetas gigantes porque las enanas marrones deberían tener atmósferas muy similares a las de los gigantes gaseosos», dice Nima Halakun, autora principal del estudio y astrofísica del Instituto de Ciencias Weizmann. Israel.

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identidad incorrecta

El sistema WD 0032-317 fue observado por primera vez por astrónomos Encuesta de cientos de enanas blancas. a principios de la década de 2000 usando el Very Large Telescope en el Observatorio Paranal en Chile. Una enana blanca es una estrella que ha llegado a la última etapa de su vida: después de expandirse hasta convertirse en una gigante roja a medida que se queda sin combustible, explota desde sus capas exteriores y todo lo que queda es el núcleo caliente e inerte.

WD 0032-317 se etiquetó inicialmente como un sistema binario de dos enanas blancas, pero cuando Halakon y su equipo revisaron los datos, vieron signos más reveladores de una compañera enana marrón.

Los Júpiter muy calientes, como KELT-20 b, que se muestra en esta ilustración, son difíciles de estudiar porque sus estrellas anfitrionas grandes y calientes bloquean la señal de planetas mucho más pequeños. Crédito: NASA, ESA, Leah Hostack (STScI)

Las enanas marrones no son ni planetas ni estrellas, sino objetos en el medio: al menos 13 veces más masivas que Júpiter, pero no lo suficientemente masivas como para generar el calor y la presión necesarios para fusionar hidrógeno en helio. Por esta razón, a veces se les llama estrellas fallidas. Una enana marrón también puede ser una de las más grandes descubiertas hasta la fecha, con un peso de 75 a 88 veces la masa de Júpiter.

En las observaciones de seguimiento, los investigadores vieron una emisión que siempre venía del lado que miraba a la enana blanca. Originalmente se pasó por alto hace dos décadas porque las observaciones originales se tomaron cuando el compañero nocturno se encontró con el telescopio. En los nuevos datos, la enana marrón se encontró con el lado del telescopio días. «Podemos ver una línea de emisión proveniente del lado radiante del compañero», dice Halakon. «Estaba perdido. Mi primer pensamiento fue pensar que había cometido un error durante el proceso de recuperación de datos».

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Análogo de Júpiter caliente

Los astrónomos quieren observar cómo la atmósfera caliente de Júpiter responde a la intensa radiación estelar, y observar cómo su estrella anfitriona quema tanto un planeta que sus partículas comienzan a romperse. Pero esos Júpiter extremadamente calientes son difíciles de detectar. Los astrónomos solo conocen un ejemplo: KELT-9b, que es tan caliente que arroja material detrás de él, imitando la cola de un cometa.

El KELT-9b sobrecalentado de Júpiter tiene una cola similar a la de un cometa mientras orbita alrededor de su estrella masiva. Crédito: NASA/JPL-Caltech

La dificultad para encontrar Júpiter muy calientes se debe en parte al brillo de las grandes estrellas anfitrionas cercanas. Para complicar las cosas, estas estrellas giran rápidamente y son propensas a tormentas de estrellas. Los astrónomos a menudo miden la masa de un exoplaneta midiendo el desplazamiento al rojo y al azul de las líneas espectrales de la estrella anfitriona a medida que la estrella se tambalea debido a la atracción gravitatoria del exoplaneta. Pero cuando una estrella masiva gira rápidamente y explota en llamaradas, el rápido movimiento de la materia de la estrella dificulta a los astrónomos discernir la vibración de la estrella.

Por estas razones, los astrónomos están interesados ​​en usar enanas marrones que orbitan cerca de enanas blancas como análogos a los Júpiter sobrecalentados. Los tamaños relativos de estos objetos hacen que las enanas marrones sean fáciles de detectar: ​​una enana marrón tiene aproximadamente el mismo diámetro que un Júpiter caliente, pero las enanas blancas son mucho más pequeñas que la mayoría de las estrellas, aproximadamente del tamaño de la Tierra. Sin embargo, aún pueden liberar suficiente calor residual para quemar a sus compañeras cercanas: en el caso de WD 0032-317, la cantidad de radiación ultravioleta intensa que una enana marrón recibe de su enana blanca es 5600 veces mayor que la de KELT-9b.

evolución estelar

Además de ser un modelo de un Júpiter muy caliente, el sistema WD 0032-317 también ofrece a los científicos un vistazo a la evolución de las estrellas.

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Según los modelos de evolución estelar, una enana marrón parece tener al menos unos miles de millones de años. Pero la enana blanca todavía está muy caliente, lo que indica que han pasado alrededor de un millón de años desde que se convirtió en una enana blanca. Además, la masa de una enana blanca es aproximadamente 0,4 veces la del sol. Según la teoría, una pequeña enana blanca no puede existir por sí sola: una estrella de masa tan baja tardaría más que la vida del universo en alcanzar la etapa de enana blanca.

Halakon sospecha que la enana marrón ayudó a que la enana blanca llegara al estado en el que se encuentra hoy porque, en algún momento, compartieron una envoltura común. La evolución cosférica es una etapa en la vida de una estrella binaria en la que dos estrellas u objetos orbitan dentro de una capa común de gas. En este caso, la coesfera evolucionó cuando la estrella primaria se expandió hasta convertirse en una gigante roja, engullendo a la enana marrón.

Halakon dice que la enana marrón pudo haber ayudado a la estrella primaria a deshacerse de parte de su masa y convertirse en una enana blanca antes de lo que se esperaría de una sola estrella. «Es realmente un sistema encapsulado popular que es joven y rápido. También esperamos que este sistema y otros similares nos ayuden a restringir los modelos teóricos que tenemos para explicar los movimientos binarios».