Una “burbuja de gas” expulsada por una enana marrón podría dar luces sobre la estructura y evolución de estos cuerpos celestes

La inesperada expulsión de una “burbuja de gas” desde una enana marrón (un objeto espacial intermedio, mayor que un planeta pero menor que una estrella) es la base de una nueva investigación, que podría dar luces sobre la estructura e interna y evolución de este tipo de cuerpos celestes, descubiertos hace pocas décadas y sobre los cuales aún se desconoce bastante.

El fenómeno se detectó inesperadamente en la nube molecular de Ofiuco, en la muestra del proyecto ODISEA (Ophiuchus Disc Survey Employing ALMA), liderado por el Núcleo de Astronomía de la Universidad Diego Portales. Hasta ahora no se conocía que las enanas marrones pudieran exhibir este comportamiento, el cual sí se ha observado en las llamadas gigantes rojas, estrellas evolucionadas que se acercan al final de su vida. Al estudiar esta pérdida de masa, las y los astrónomos esperan entender mejor cómo se estructuran internamente estos cuerpos, además de cómo se formaron y cómo es su ciclo vital.

La publicación, que ya fue aceptada por la revista científica Astrophysical Journal,  fue liderada por la astrónoma Dary Ruíz-Rodríguez, Jansky Fellow en el Observatorio Nacional de Radioastronomía de EEUU, y quien fuese  estudiante de doctorado del Investigador Principal del proyecto ODISEA, el  académico UDP Lucas Cieza. También participaron del proyecto las académicas UDP Paula Jofré (Directora del Núcleo Milenio ERIS) y Alice Zurlo (Directora Alterna del Núcleo Milenio YEMS) y tres de los estudiantes del programa de Doctorado en Astrofísica de la UDP (Grace Batalla, Camilo Gonzalez,  y Pedro Nogueira), como parte de un equipo internacional de 17 investigadoras e investigadores. 

“El objeto es sumamente desconcertante y su descubrimiento tiene una historia muy interesante”, señala Cieza. “ALMA  puede observar la emisión de polvo y de gas en forma simultánea, pero la burbuja de gas pasó desapercibida durante varios años, porque nuestro equipo de ODISEA se centró en el análisis de los datos del polvo, el componente más brillante de los discos protoplanetarios. Cuando los datos del gas fueron finalmente analizados, lo más sorprendente fue el hallazgo de una burbuja  de monóxido de carbono (CO) alrededor de una fuente que tenía muy poca información en la literatura, más allá de una detección del telescopio Spacial Spitzer en longitudes de onda infrarrojas. Primero asumimos que la burbuja era ‘un núcleo molecular denso’ colapsado para formar una estrella, pero esto pudo descartarse a partir de los propios datos de ALMA. Luego, pensamos que era una estrella gigante roja muy lejana, al otro lado de la Galaxia, ya que se sabe que ese tipo de estrellas pueden perder masa en forma de burbuja. Por lo tanto, durante varios años creímos que se trataba de un fenómeno ya conocido”. 

Posteriores investigaciones paralelas demostraron que la fuente infrarroja asociada a la burbuja se encuentra relativamente cerca de la Tierra, a la misma distancia que la nube molecular de Ofiuco.  Esto implica que la fuente es intrínsecamente débil (a diferencia de una estrella gigante, muy brillante pero lejana) y que debía ser una enana marrón.

Así, el equipo solicitó tiempo discrecional al director del Observatorio VLT Europeo para obtener el espectro infrarrojo de la fuente al centro de la burbuja. Con ello, lograron confirmar que la fuente era una enana marrón joven perteneciente a la nube molecular de Ofiuco. 

“Un equipo muy pequeño comenzó a trabajar en el objeto, pero la fuente era muy desconcertante y nos obligó a explorar escenarios muy diversos, desde el colapso gravitacional de un núcleo molecular denso hasta una estrella gigante y una enana marrón expulsando una burbuja de gas, algo que nunca antes se había visto en las enanas marrones”, explica Cieza. “Esto hizo necesaria la participación de expertos de muy distintas áreas de la astronomía”.

Por su parte, la astrónoma Paula Jofré señala que “este proyecto necesitaba la experiencia de muchas personas diferentes. A mí me permitió aprender una herramienta de poblaciones estelares sintéticas muy usada en mi campo, pero esta vez con un propósito distinto”.

La hipótesis del equipo de investigación apunta a que la burbuja de gas surgió de la fusión del deuterio al interior de la enana marrón, lo que aparentemente puede suceder en forma explosiva, resultando en el desprendimiento de una parte de su atmósfera y en la formación de una burbuja de gas en expansión. El descubrimiento tiene fuertes implicaciones para la estructura y evolución de las enanas marrones y podría dar pie a nuevas observaciones y trabajo teórico.

La burbuja de gas fue detectada por ALMA. Los diferentes colores corresponden a las distintas velocidades del gas en expansión alrededor de la enana marrón (no visible en esta imagen).

Fuente: Discovery of a brown dwarf with quasi-spherical mass-loss