El primer mapa del tiempo de una enana marrón

El primer mapa del tiempo de una enana marrón
El telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO ha sido el instrumento utilizado para crear el primer mapa del tiempo de la superficie de la enana marrón más cercana a la Tierra. Un equipo internacional ha hecho un mapa de las zonas claras y oscuras en WISE J104915.57-531906.1B, conocido comúnmente como Luhman 16B, una de las dos enanas marrones descubiertas recientemente que forman pareja y que se encuentra a tan solo seis años luz del Sol. Los nuevos resultados se publican el 30 de enero de 2014 en la revista Nature.

Las enanas marrones son el eslabón entre los planetas gigantes gaseosos, como Júpiter y Saturno, y las estrellas frías débiles. No contienen la suficiente masa como para iniciar fusiones nucleares en su interior y solo pueden brillar débilmente en longitudes de onda infrarrojas de la luz. La existencia de la primera enana marrón se confirmó hace tan solo veinte años y solo se conocen unos pocos cientos de estos elusivos objetos.

Las enanas marrones más cercanas al Sistema Solar forman una pareja llamada Luhman 16AB y se encuentran a tan solo seis años luz de distancia de la Tierra, en la constelación austral de La Vela. Esta pareja es el tercer sistema más cercano a la Tierra después de Alfa Centauri y de la Estrella de Barnard, pero fue descubierta a principios de 2013. Se ha descubierto que el componente más débil, Luhman 16B, cambia ligeramente su brillo cada pocas horas a medida que rota — una clave que indica que puede tener marcadas características en su superficie.

Ahora los astrónomos han utilizado la potencia del telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, no solo para obtener imágenes de estas enanas marrones, sino para establecer las zonas de luz y oscuridad en la superficie de Luhman 16B.

Ian Crossfield (del Instituto Max Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania), autor principal de este nuevo artículo, resume los resultados: “Observaciones previas sugerían que las enanas marrones pueden tener superficies moteadas, pero ahora podemos hacer un mapa. Pronto seremos capaces de ver cómo se forman los patrones de nubes, cómo evolucionan y se disipan en esta enana marrón — por último, los exometeorólogos podrán predecir si un visitante de Luhman 16B tendrá cielos cubiertos o despejados”.

Para hacer este mapa de la superficie los astrónomos utilizaron una ingeniosa técnica. Observaron las enanas marrones con el instrumento CRIRES del VLT. Esto les permitió no solo ver los cambios en el brillo a medida que Luhman 16B rotaba, sino que además pudieron ver si las zonas oscuras o iluminadas se movían desde o hacia el observador. Combinando toda esta información pudieron recrear un mapa de las áreas claras y oscuras de la superficie.

Las atmósferas de las enanas marrones son muy similares a las de los calientes exoplanetas gaseosos gigantes, por lo que estudiando a modo comparativo las enanas marrones más accesibles los astrónomos pueden aprender más sobre las atmósferas de planetas gigantes jóvenes — muchos de los cuales se descubrirán en un futuro cercano gracias al nuevo instrumento SPHERE que se instalará en el telescopio VLT en el 2014.

Crossfield termina con un comentario personal: “Nuestro mapa de esta enana marrón nos acerca un paso más a la meta de conocer los patrones climáticos en otros sistemas solares. Desde muy pequeño me enseñaron a apreciar la belleza y la utilidad de los mapas. ¡Es emocionante que estemos empezando a hacer mapas de objetos que están fuera de nuestro Sistema Solar!”.

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ESO

Herschel descubre vapor de agua en el planeta enano Ceres

Herschel descubre vapor de agua en el planeta enano Ceres
El observatorio espacial Herschel de la ESA ha descubierto vapor de agua en el entorno de Ceres. Se trata de la primera detección inequívoca de vapor de agua en un objeto del cinturón de asteroides.

Ceres, con un diámetro de 950 kilómetros, es el mayor objeto del cinturón de asteroides, que se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter. A diferencia de la mayoría de los asteroides, Ceres es prácticamente esférico y pertenece a la categoría de los ‘planetas enanos’, en la que también se encuentra Plutón.

Se piensa que Ceres está formado por varias capas, con un núcleo rocoso rodeado por un manto de hielo. La confirmación de la presencia de agua congelada en el cinturón de asteroides tiene importantes repercusiones para comprender la evolución de nuestro Sistema Solar.

Hace 4.600 millones de años, cuando se formó el Sistema Solar, la región central estaba demasiado caliente como para que el agua se pudiese condensar en los planetas interiores: Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Se piensa que el agua llegó a estos planetas hace unos 3.900 millones de años, durante una larga época de frecuentes impactos de asteroides y cometas.

Los cometas son conocidos por contener agua helada pero ¿y los asteroides?. Los científicos sospechaban que había agua en el cinturón de asteroides, ya que algunos cuerpos presentan una actividad similar a la de los cometas – los conocidos como Cometas del Cinturón Principal – pero hasta ahora no se había podido confirmar de forma concluyente la presencia de esta molécula en la región.

Durante el estudio de Ceres realizado con el instrumento HIFI de Herschel se han recogido datos que confirman que la superficie de este objeto está emitiendo chorros de vapor de agua.

“Es la primera vez que se detecta agua en el cinturón de asteroides, y confirma que Ceres presenta una superficie de hielo y una atmósfera”, explica Michael Küppers, del Centro Europeo de Astronomía Espacial de la ESA en Madrid, autor principal del artículo publicado ayer en Nature.

Aunque Herschel no haya sido capaz de tomar una imagen nítida de Ceres, los astrónomos han podido determinar la distribución de las fuentes de vapor de agua en su superficie al estudiar cómo variaba la señal del agua durante las 9 horas que tarda este planeta enano en dar una vuelta sobre sí mismo. Prácticamente todo el vapor procede de sólo dos puntos de su superficie.

“Calculamos que se están produciendo unos 6 kg de vapor de agua por segundo, lo que significaría que sólo una pequeña fracción de Ceres está cubierta de hielo. Esta hipótesis encaja perfectamente con las dos regiones puntuales que hemos observado”, explica Laurence O’Rourke, Investigador Principal del programa de observación de asteroides y cometas de Herschel (MACH-11) y coautor del artículo publicado en Nature.

Este vapor se podría generar a través de un mecanismo de sublimación: el hielo se calienta y se transforma directamente en gas, arrastrando consigo el polvo de la superficie y dejando al descubierto hielo fresco con el que continúa el proceso. Así es como funcionan los cometas.

Las dos regiones emisoras de vapor son un 5% más oscuras que el resto de la superficie de Ceres, lo que significa que son capaces de absorber más luz solar y por lo tanto deberían ser más cálidas, lo que implicaría una sublimación más eficiente de los pequeños depósitos de agua congelada.

Una hipótesis alternativa sería la actividad de géiseres o de volcanes de hielo (criovulcanismo), que podría estar jugando un importante papel en la superficie del planeta enano.

A principios de 2015 la misión Dawn de la NASA llegará a Ceres para estudiar de cerca su superficie y monitorizar cómo evolucionan las emisiones de vapor de agua.

“El descubrimiento de Herschel nos aporta nuevos datos sobre la distribución de agua en el Sistema Solar. Como Ceres constituye aproximadamente la quinta parte de la masa total del cinturón de asteroides, este descubrimiento no sólo es importante para el estudio de los cuerpos más pequeños del Sistema Solar, sino que también nos ayuda a comprender mejor el origen del agua en nuestro planeta”, explica Göran Pilbratt, Científico del Proyecto Herschel para la ESA.

ESA

El primer agujero negro orbitando alrededor de una estrella peonza

El primer agujero negro orbitando alrededor de una estrella peonza.
La teoría predecía su existencia, pero nadie había sido capaz de encontrarlos hasta ahora. Utilizando los telescopios Liverpool y Mercator, del Observatorio de Roque de los Muchachos (isla de La Palma, Canarias), un equipo de investigadores de distintos centros españoles ha localizado el primer sistema binario formado por un agujero negro y una estrella “peonza” o de tipo Be. La revista Nature publica este descubrimiento.

Las estrellas Be son relativamente abundantes en el Universo. Sólo en nuestra galaxia se conocen más de 80 formando sistemas binarios junto con estrellas de neutrones. “Su particularidad es su elevada fuerza centrífuga: estas estrellas giran sobre sí mismas a una velocidad muy alta, cercana a su límite de rotura, como si fuesen peonzas cósmicas”, explica Jorge Casares, del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna (ULL), uno de los descubridores del sistema y experto en agujeros negros de masa estelar (obtuvo la primera prueba sólida de su existencia en 1992). En el caso de esta estrella, conocida como MWC 656 y que se encuentra en la constelación de Lacerta (el Lagarto) a 8.500 años luz de la Tierra, su superficie gira a más de un millón de kilómetros por hora.

“Comenzamos a estudiar la estrella a partir de 2010, cuando se detectó una emisión transitoria de rayos gamma que parecía provenir de la misma”, cuenta Marc Ribó, del Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICC/IEEC-UB). “No se observaron más emisiones gamma –añade- pero descubrimos que formaba parte de un sistema binario”.

Un análisis detallado de su espectro ha permitido ahora inferir las características de su acompañante: “Se trata de un cuerpo con una masa muy alta, entre 3,8 y 6,9 veces la masa solar. Un objeto así, que no es visible y con esa masa, sólo puede ser un agujero negro, ya que ninguna estrella de neutrones es estable por encima de tres masas solares”, afirma Ignasi Ribas, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC).

El agujero negro orbita la estrella Be y se alimenta de la materia que ésta va perdiendo. “Su gran velocidad de rotación provoca que expulse materia a través de un disco ecuatorial; materia que es a su vez atraída por el agujero negro y forma en su caída otro disco, llamado disco de acreción. Estudiando la emisión de este disco hemos podido analizar el movimiento del agujero negro y deducir su masa”, comenta Ignacio Negueruela, investigador de la Universidad de Alicante (UA).

Los científicos creen que se trata de un miembro próximo de una población oculta de estrellas Be con agujeros negros: “Pensamos que estos sistemas son mucho más abundantes de lo esperado pero difíciles de detectar, ya que los agujeros negros se alimentan del gas expulsado por la estrella Be de forma silenciosa; es decir, sin emitir mucha radiación. Esperamos poder confirmar esto con la detección de otros sistemas en la Vía Láctea y en galaxias cercanas usando telescopios de mayor diámetro como el Gran Telescopio Canarias”, concluye Casares.

Junto a Jorge Casares, Ignacio Negueruela, Marc Ribó e Ignasi Ribas, han participado también en la investigación Josep M. Paredes, del Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICC/IEEC-UB), y Artemio Herrero y Sergio Simón, ambos científicos del IAC y la ULL.

Agujeros negros, un desafío continuo

La detección de agujeros negros representa un desafío desde que fueron intuidos por John Michell and Pierre Laplace en el siglo XVIII. Dado que no se ven -su gran fuerza gravitatoria impide que la luz escape de su interior- los telescopios no pueden detectarlos. Sin embargo, en determinados momentos, algunos agujeros negros pueden producir radiación de alta energía en su entorno, por lo que pueden localizarse con satélites de rayos X. Es el caso de los agujeros negros activos, que están siendo alimentados por materia de un objeto cercano: si se detecta una emisión violenta de rayos X procedente de un lugar en el que no parece haber nada, es posible que allí se esconda un agujero negro.

Gracias a este método, en los últimos 50 años se han descubierto 55 candidatos a agujeros negros. De ellos, 17 cuentan con lo que los astrónomos llaman una “confirmación dinámica”: se ha localizado la estrella que lo alimenta y ello ha permitido medir la masa del objeto invisible en torno al que giran. Si la masa de este objeto es al menos tres veces superior a la masa del Sol se considera probado que se trata de un agujero negro.

El mayor problema lo presentan los agujeros negros durmientes, como el que los investigadores han localizado en torno a esta estrella tipo Be: “Su emisión de rayos X es casi inexistente, por lo que resulta muy difícil que capten nuestra atención”, reconoce Casares. De hecho, los investigadores creen que hay miles de sistemas binarios con agujeros negros distribuidos por la Vía Láctea, algunos también con estrellas compañeras de tipo Be.

IAC

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