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23 Jun. 2015

MARÍA ROSA ZAPATERO OSORIO: “Las enanas marrones tienen todo el potencial para albergar planetas rocosos como la Tierra en zona de habitabilidad”

Su conferencia plenaria en EWASS 2015 ha tratado sobre enanas marrones, objetos que fueron observados por primera vez hace 20 años

Por IVÁN JIMÉNEZ

Hace ahora 20 años, un descubrimiento extraordinario difuminó para siempre la frontera entre lo que son las estrellas y lo que son los planetas. Una estrella se caracteriza por su capacidad de producir reacciones nucleares en su interior. Sin embargo, en 1995 un grupo de investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), entre los que se encontraba la hoy investigadora del Centro de Astrobiología (CAB-CSIC-INTA) María Rosa Zapatero Osorio, descubrió en 1995 un objeto de apariencia estelar, pero sin la masa suficiente para producir reacciones nucleares de relevancia.

Aunque fue bautizado con el nombre de Teide-1, lo que los científicos realmente habían encontrado era un tipo de objeto celeste del que se había teorizado hacía más de tres décadas. Se trataba de la primera enana marrón, una especie de “eslabón perdido” entre las estrellas y los planetas, una pieza más de las que faltaban para comprender el puzle de la evolución estelar y de la formación planetaria. Actualmente, su estudio es uno de los más prometedores e interesantes en Astrofísica, especialmente, porque estos objetos son candidatos a albergar planetas que podrían estar situados en “zona de habitabilidad”, es decir, la región en la que, de encontrarse un planeta rocoso, éste podría tener agua en estado líquido sobre su superficie. María Rosa es una de las especialistas más prestigiosas a nivel internacional en esta área, por lo que su presencia en EWASS 2015 es una oportunidad inmejorable para conocer algunas de las claves sobre estos fascinantes objetos subestelares.

Tu conferencia plenaria en el EWASS trata sobre uno de tus campos estudio, las enanas marrones. ¿Cómo definirías a estos objetos y por qué es importante su estudio?

Las enanas marrones son cuerpos celestes con masas a caballo entre las estrellas y los planetas, es decir, entre las 13 y las 75 veces la masa de Júpiter (el mayor planeta del Sistema Solar). Sus interiores son fríos y nunca llegan a alcanzar la temperatura suficiente para iniciar la fusión nuclear del hidrógeno, que es la fuente de energía de las estrellas como el Sol. En consecuencia, las enanas marrones, al igual que los planetas, son objetos que se enfrían con el tiempo. Sus propiedades físicas y químicas se asemejan más a las de los planetas que a las de las estrellas.

¿Qué sabemos ahora de estos objetos que, hace 20 años, cuando se descubrieron, no podíamos llegar a imaginar?

El descubrimiento en sí fue un gran avance. Su existencia se había predicho tres décadas antes, y a pesar de los esfuerzos por encontrarlas, las enanas marrones “se resistían” a ser vistas. En el mismo año se hallaron dos enanas marrones con masas muy parecidas, pero de edades muy diferentes. Una tiene 120 millones de años y la otra tiene más o menos la edad del Sistema Solar. Hace 20 años apenas podíamos imaginar cuántos de estos objetos podía haber en nuestra Galaxia, cómo se originaban, si podían albergar planetas a su alrededor… Aún lejos de tener unas conclusiones definitivas, hoy sabemos que el número de enanas marrones es muy alto, posiblemente comparable al de las estrellas pequeñas (las más numerosas), y que las enanas marrones son capaces de albergar discos protoplanetarios (las cunas de los planetas).


Entonces, ¿son las enanas marrones candidatas a albergar exoplanetas habitables?

La habitabilidad es un concepto que requiere todavía mucho estudio por parte de distintas disciplinas. Sí existen planetas gigantes detectados alrededor de enanas marrones y se sabe también que las enanas marrones son capaces de albergar discos protoplanetarios donde se forman planetas como la Tierra. Sin duda, las enanas marrones tienen todo el potencial para tener planetas rocosos, algunos de ellos podrían estar situados en la “zona de habitabilidad”, aunque ésta se halle en órbitas muy próximas a la enana marrón, con ciertas implicaciones.

¿Cuáles son los principales obstáculos con los que se encuentran los astrofísicos a la hora de estudiarlos? ¿Es fácil detectarlos y caracterizarlos? ¿Qué técnicas se utilizan?

Las enanas marrones y los planetas aislados son cuerpos intrínsecamente fríos y de muy poco brillo. Esto los hace tener una luz muy tenue por naturaleza y, para su caracterización, se requieren telescopios de gran diámetro y una instrumentación que opere a determinadas longitudes de onda en el infrarrojo (no visibles para el ojo humano). Se puede decir que, a día de hoy, estamos llevando al límite de su capacidad a los mayores telescopios como GTC. Se necesitan infraestructuras de mayor área colectora (con la ayuda de los telescopios espaciales) para todos los proyectos que están en mente.

¿Se conocen bien los mecanismos de formación de estos objetos? ¿Cuál es la teoría más aceptada?

No conocemos bien los procesos de formación que dan paso a las enanas marrones y a los planetas aislados. Es uno de los grandes enigmas en este campo de investigación. Podrían originarse por el colapso y fragmentación de nubes moleculares, en un proceso parecido por el que se forman las estrellas, o podrían nacer en discos alrededor de estrellas. Algunas de las enanas marrones y planetas nacidos en discos podrían ser expulsados por interacciones dinámicas dentro del propio sistema planetario. Incluso, podrían existir mecanismos en los que todavía no hemos pensado u observado.

¿Cómo evolucionan las enanas marrones? ¿Qué procesos afectan a su evolución?

Las enanas marrones, al igual que los planetas aislados, inician su andadura con temperaturas relativamente calientes y tamaños unas cuantas veces superiores a Júpiter. Con el tiempo se enfrían y van encogiéndose por el efecto de su propia gravedad (al no existir reacciones nucleares en su interior, carecen de la energía necesaria para alcanzar un equilibrio termodinámico que detenga el colapso). Al final, las enanas marrones se convierten en cuerpos con un brillo muy apagado, temperaturas ligeramente superiores a la de Júpiter y un volumen similar al de este planeta. Las enanas marrones con edades como la del Sistema Solar tienen el tamaño joviano, sólo que son decenas de veces más densas que Júpiter. Aunque este escenario corresponde más bien a una visión teórica, existen observaciones que apoyan esta evolución.

¿Qué queda por hacer en relación al estudio de estos objetos?

En un campo tan joven en el que apenas se lleva 20 años de observaciones, quedan muchas preguntas por investigar en prácticamente todos los aspectos (formación y evolución, estructura de las atmósferas, interior subestelar, multiplicidad de sistemas, presencia de planetas…). Algunas cuestiones están limitadas por la tecnología actual y tendremos que esperar a la siguiente generación de telescopios como el Telescopio Europeo Extra grande (E-ELT) y el telescopio espacio James Webb (JWST).

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