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SUMARIO

ESPECIAL Reuniones Científicas 1998

Euroconferencia "Very Low-Mass Stars and Brown Dwarfs In Stellar Clusters and Associations",
celebrada en La Palma, del 11 al 15 de mayo

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Cartel anunciador de la Euroconferencia

 TANTAS ENANAS MARRONES COMO ESTRELLAS EN LA VÍA LÁCTEA

Organizada por el IAC y financiada por la Unión Europea, del 11 al 15 de mayo, se celebró en la isla de La Palma la Euroconferencia "Very Low-Mass Stars and Brown Dwarfs in Stellar Clusters and Associations" (Estrellas de masa muy pequeña y enanas marrones en cúmulos y asociaciones estelares). En esta Euroconferencia se realizó una revisión detallada del avance producido en los últimos años en el estudio de una nueva clase de objetos astronómicos conocidos como enanas marrones, cuerpos celestes que representan un eslabón entre las estrellas más pequeñas y los planetas gigantes. Con este objetivo, se presentaron los últimos resultados sobre la búsqueda y caracterización de enanas marrones, así como su distribución en la vecindad del Sol y su formación en cúmulos estelares y alrededor de estrellas. Se trataba de la primera de una serie de tres Euroconferencias que han sido aprobadas por la Unión Europea bajo la propuesta del Observatorio de Palermo (Italia), el Departamento de Astrofísica del Centro de Estudios Nucleares de Saclay (Francia) y el Instituto de Astrofísica de Canarias. Las otras dos Euroconferencias, que versarán sobre las propiedades de estrellas de tipo solar y sobre los procesos de formación estelar, respectivamente, tendrán lugar en las islas de Sicilia y Córcega en los próximos años.

Durante la celebración del congreso se presentó el descubrimiento de «nuevas» enanas marrones, algunas de las cuales son jóvenes y forman parte del cúmulo de las Pléyades (de 120 millones de años de edad y situado a una distancia de 400 años luz). Sus masas se sitúan en el rango desde las 70 hasta las 35 veces la masa del planeta Júpiter.

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Rafael Rebolo y Mª Rosa Zapatero Osorio

En particular, Roque Pléyades 25 (también llamada Roque 25), que fue observada por primera vez por los investigadores del IAC Mª Rosa Zapatero Osorio y Rafael Rebolo, junto con sus colaboradores de la Universidad de Leicester (Reino Unido) y de la Universidad de Berkeley (Estados Unidos), utilizando el telescopio Isaac Newton, del Grupo ING, en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma). Roque 25 es, hasta la fecha, la enana marrón de masa más pequeña conocida en el cúmulo de las Pléyades. Es en este cúmulo donde se ha identificado el mayor número de objetos subestelares y, como consecuencia, las Pléyades son el mejor lugar del cielo donde estudiar la función inicial de masas desde las estrellas masivas hasta las enanas marrones más pequeñas. El conocimiento de dicha función es crucial para el estudio de la teoría de formación estelar y subestelar en nuestra galaxia. Los investigadores del IAC han probado que la formación de enanas marrones mediante el proceso de fragmentación y colapso de una nube molecular progenitora tiene lugar dentro del régimen subestelar por lo menos hasta masas del orden de Roque 25, es decir, unas 35 veces la masa del planeta Júpiter. La función de masas de las Pléyades en el dominio de las enanas marrones crece suavemente (en una representación lineal del número de objetos por unidad de masa en función de este parámetro) hasta valores unas 50 veces la masa joviana. Esto significa que la población subestelar del cúmulo es rica en miembros pero, sin embargo, su contribución en masa a la masa total de las Pléyades apenas corresponde a un por centaje muy pequeño.

Otras enanas marrones también jóvenes se han identificado en regiones de formación estelar como Ofiuco, el Toro y Orión según las presentaciones de Kevin Luhman (Steward Observatory, Universidad de Arizona), César Briceño (Harvard Smithsonian Center for Astrophysics) y del grupo del IAC, al que también se ha de añadir Víctor Sánchez Béjar. Estos trabajos, algunos de los cuales muestran la identificación de objetos subestelares con masas cercanas a las 20 masas jovianas, ponen de manifiesto la gran potencialidad que ofrecen los cúmulos jóvenes para el estudio e investigación de las enanas marrones así como para determinar la universalidad de la función de masas en el dominio subestelar. Si la población estelar y de enanas marrones en los cúmulos es representativa de lo que debiera existir en el campo, se esperaría encontrar un número significativo de objetos subestelares flotando libremente en nuetra galaxia.

Una decena de las «nuevas» enanas marrones presentadas en la Euroconferencia por Xavier Delfosse (Observatorio de Grenoble), James Liebert (Steward Observatory, Universidad de Arizona) y Charles Beichman (IPAC) están en la vecindad del Sol, a distancias comparables a las de las estrellas más cercanas. Estos descubrimientos son el resultado de las búsquedas a gran escala que se están realizando en el infrarrojo cercano desde los hemisferios sur y norte con los proyectos DENIS y 2MASS, respectivamente. Con apenas una fracción del orden del 5% del cielo muestreado y ambos proyectos siendo sensibles a la detección de enanas marrones hasta distancias de tan sólo unas decenas de parsecs, el número de objetos subestelares identificados en las proximidades del Sol es alto, con una estadística que se acerca a una enana marrón por grado cuadrado de cielo.

Ir a imagen ampliada (103Kb)Tamaños comparativos entre estrellas, como el Sol, enanas marrones, como G 196-3B y Roque 25, y los planetas de nuestro Sistema Solar Júpiter y la Tierra

La enana marrón más próxima conocida hasta ahora se encuentra a tan sólo unos 5 parsecs (aproximadamente quince años-luz) de distancia y tiene una masa 65 veces mayor que el planeta Júpiter. Estas nuevas enanas marrones en el campo se han confirmado por la detección de litio en sus atmósferas. Este elemento químico es destruido en las estrellas de masa pequeña pero no en las enanas marrones y planetas. La prueba del litio para confirmar enanas marrones fue ideada hace seis años en el IAC cuando aún no se conocía ninguno de estos objetos. Actualmente, este método es utilizado por astrónomos de todo el mundo para estudiar la naturaleza de candidatos a enana marrón e inferir sus edades y masas. En particular, la prueba del litio aplicada a miembros de las Pléyades ha permitido determinar con gran precisión la localización de la transición entre el dominio estelar y subestelar en este cúmulo. Dicha transición ocurre de forma suave en un intervalo pequeño de luminosidad y temperatura que, a la edad joven de 120 millones de años, corresponde a unos 2800 K y tipo espectral M tardío. Para edades mayores el límite subestelar se desplaza a temperaturas y luminosidades considerablemente más pequeñas.

Enanas marrones dobles

Uno de los resultados presentados por primera vez en esta Euroconferencia fue el posible hallazgo de parejas de enanas marrones formando sistemas binarios visuales. En estas investigaciones, en las que participa activamente el grupo del IAC, se han utilizado los telescopios "William Herschel" (de 4.2m de diámetro, el mayor telescopio europeo en el Observatorio del Roque de los Muchachos y perteneciente al Grupo ING), el telescopio "Keck" (de 10m de diámetro, el mayor telescopio del mundo en la isla de Hawai) y el telescopio espacial "Hubble", este último dentro de un programa liderado por Eduardo L. Martín, investigador del IAC actualmente en la Universidad de Berkeley (California, Estados Unidos).

edu263.jpg (15066 bytes)Eduardo L. Martín

Estos candidatos a ser enanas marrones dobles están localizadas en el cúmulo de las Pléyades, y se estima que sus masas se encuentran en el rango de 70 a 40 masas jovianas. Los investigadores señalaron la importancia de comprobar la naturaleza subestelar de los candidatos y su pertenencia a las Pléyades antes de poder asegurar que se trata de sistemas binarios separados. No obstante, la existencia de enanas marrones dobles en este cúmulo es ya un hecho al verificarse la variación de velocidad radial de PPl 15 con medidas de alta resolución tomadas en el telescopio Keck (Gibor Basri, de la Universidad de Berkeley, y Eduardo Martín). Esta enana marrón de las Pléyades estaría constituida en realidad por dos enanas marrones apenas separadas unas 33 unidades astronómicas y cuyas masas son muy similares (aproximadamente 70 veces la masa joviana). Es la primera evidencia de que los sistemas múltiples de enanas marrones también pueden formarse en la naturaleza. La binariedad entre las enanas marrones es un tema de estudio que ya es posible realizarlo dados los descubrimientos recientes de esta clase de objetos tanto en el cúmulos jóvenes como en el campo.

Materia oscura

Los astrónomos estiman que el número de enanas marrones que pueblan el disco de nuestra galaxia podría ser comparable al de las estrellas, es decir, varios miles de millones. Esta idea surge del resultado de las detecciones positivas de enanas marrones tanto en los cúmulos jóvenes como en la vecindad solar. Sin embargo, no está claro si las enanas marrones contribuyen significativamente a explicar el dilema de la materia oscura de nuestra galaxia, ya que parecen no representar una fracción importante de la masa total de los cúmulos, y además, aún no se han encontrado enanas marrones formadas en épocas cercanas al origen de la Vía Láctea. Los modelos teóricos de evolución de estos objetos (presentados por Gilles Chabrier e Isabel Baraffe, de la Ecole Normale Superieure de Lyon) predicen que estas enanas marrones de mayor masa son como mínimo 40 veces menos luminosas que las enanas marrones de edades como las de nuestro Sol. Su descubrimiento constituye un reto para los astrónomos.

Una nueva clase espectral

Con el hallazgo de las primeras enanas marrones de masas y edades diversas (cúmulos jóvenes en el intervalo de pocos millones de años hasta unos 120 millones de años, y enanas marrones flotando libremente en el campo), ha dado comienzo la caracterización, estudio y comprensión de las propiedades de los objetos subestelares. La enana marrón Roque 25 de las Pléyades y varios candidatos encontrados en las búsquedas a gran escala DENIS y 2MASS presentan colores muy rojos y unas distribuciones energéticas en el visible que resultaban novedosas. Los participantes en el congreso estuvieron de acuerdo en la necesidad de establecer una nueva clasificación espectral que permitiera ordenar los ejemplos de enanas marrones existentes y los previsibles numerosos hallazgos que tendrán lugar en un futuro inmediato.

Desde hacía más de dos décadas no ocurría en Astronomía un hecho similar. Hubo un amplio debate acerca de cuáles deben ser las características más distintivas de los objetos pertenecientes a esta nueva clase, denominada «L», de la que ya se conocen una veintena de objetos. Se identifican rasgos moleculares debidos a hidruros, mientras que las absorciones de los óxidos (típicas del tipo espectral M) se debilitan considerablemente hacia temperaturas más frías. Como consecuencia, la atmósfera de estos objetos se hace más transparente y las líneas de los elementos alcalinos aparecen extraordinariamente intensas. Aproximadamente un tercio de los objetos de la nueva clase L han sido confirmadas como enanas marrones basándose en la prueba del litio. Los modelos de las atmósferas de estos objetos (Takashi Tsuji, de la Universidad de Tokyo, y France Allard, de la Ecole Normale Superieure de Lyon) han avanzado mucho y permiten la estimación de sus temperaturas superficiales (entre 1.200 K y 2.500 K), así como de los compuestos químicos más abundantes (vapor de agua, hidruros, óxidos y partículas de polvo). Los investigadores discutieron la posibilidad de que existieran variaciones significativas en las condiciones atmosféricas en cortos intervalos de tiempo, por lo que estos objetos podrían tener unas condiciones meteorológicas muy activas (lo que se llegó a denominar la "meteorología de las enanas marrones"). También se debatió la posible existencia de enanas marrones aún más frías que las conocidas en las cuales incluso se podría condensar el vapor de agua. Observaciones futuras permitirán comprobar si se cumplen estas interesantes predicciones teóricas.

imagenANIMACIÓN:

Enana marrón y estrella primaria (1,4 Mb)

 

IMAGEN DEL GRUPO DE PARTICIPANTES (152Kb)

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