Un objeto que orbita una estrella a 1.400 años luz de distancia está confrontando seriamente nuestras nociones de lo que es posible en el Universo. Es una enana marrón, la curiosa categoría de objetos que se extienden a ambos lados de la brecha entre los planetas y las estrellas, pero está en una órbita tan cercana con su estrella anfitriona muy caliente que su temperatura supera los 7.727°C, lo suficientemente caliente como para romper las moléculas en su atmósfera en sus átomos compuestos.
Eso es mucho más caliente que la temperatura de la superficie del Sol, donde las temperaturas se ubican en un 5304°C comparativamente cálido. De hecho, esta enana marrón es un récord de temperatura: el objeto más caliente de su tipo que jamás hayamos encontrado.
Aunque las enanas marrones tienden a ser más calientes que los planetas, se queman más frías que las estrellas enanas rojas más frías: no pueden alcanzar temperaturas similares a las del Sol en sus propios motores de fusión internos. Un equipo internacional dirigido por la astrofísica Na’ama Hallakoun del Instituto de Ciencias Weizmann en Israel ha nombrado al objeto WD0032-317B.
El descubrimiento, dice el equipo, puede ayudarnos a comprender qué sucede con los gigantes gaseosos similares a Júpiter que orbitan estrellas masivas extremadamente calientes, cuya observación puede ser un desafío debido a las propiedades de las estrellas, como su actividad y velocidad de rotación. Los planetas que orbitan cerca de sus estrellas son irradiados con grandes cantidades de luz ultravioleta. Esto puede hacer que sus atmósferas se evaporen y que las moléculas que contienen se rompan, un proceso conocido como disociación térmica.
Sin embargo, no sabemos mucho sobre este entorno extremo. En una proximidad tan cercana a una estrella muy brillante, las señales de un exoplaneta en órbita pueden ser difíciles de descifrar de la actividad estelar.
Conocemos un exoplaneta lo suficientemente caliente para la disociación térmica. Eso es KELT-9b, que orbita una estrella supergigante azul, que calienta el lado diurno del exoplaneta a temperaturas superiores a los 4327°C. Eso es más caliente que la mayoría de las estrellas: las enanas rojas, las estrellas más comunes de la galaxia, tienen una temperatura superficial máxima de alrededor de 3727°C.
Sin embargo, una forma de estudiar estos regímenes extremos podría ser enanas marrones en sistemas binarios con estrellas enanas blancas. Las enanas blancas son mucho, mucho más pequeñas que las supergigantes azules como KELT-9, lo que a su vez las hace más tenues y la señal de cualquier objeto compañero sobrecalentado es más fácil de detectar.
Una enana marrón no es exactamente un planeta, pero tampoco es una estrella. Con aproximadamente 13 veces la masa de Júpiter, un objeto similar a un planeta puede tener suficiente presión y calor en su núcleo para encender la fusión de deuterio. Ese es un isótopo ‘pesado’ de hidrógeno; la temperatura y la presión requeridas para su fusión son mucho más bajas que las requeridas para la fusión del hidrógeno regular que se quema en los núcleos de las estrellas.
Las enanas marrones pueden alcanzar un tamaño de alrededor de 80 masas de Júpiter y temperaturas de alrededor de 2227°C. Son más frías y tenues que las enanas rojas, pero brillan en longitudes de onda infrarrojas.
Las enanas blancas, por otro lado, son la etapa final de la vida de estrellas como el Sol. Cuando la estrella se queda sin hidrógeno en su núcleo, expulsa sus capas externas, y el núcleo, que ya no está soportado por la presión de fusión hacia el exterior, colapsa en un objeto ultra denso del tamaño de la Tierra.
Las enanas blancas brillan con calor residual, pero el proceso de muerte es muy enérgico: son extremadamente calientes, con temperaturas comparables a las de las supergigantes azules. Esto nos lleva a WD0032-317, una estrella enana blanca muy caliente y de baja masa. Es alrededor del 40% de la masa del Sol, ardiendo a temperaturas de alrededor de 36727°C.
A principios de la década de 2000, los datos obtenidos con el instrumento Ultra-Violet-Visual Echelle Spectrograph (UVES) en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral sugirieron que WD0032-317 se movía, tirado en el lugar por un compañero en órbita invisible. Las últimas observaciones en el infrarrojo cercano sugirieron que ese compañero era una enana marrón. Hallakou y sus colegas utilizaron UVES para obtener nuevas observaciones de la estrella y descubrieron que la compañera es una enana marrón con una masa de entre 75 y 88 Júpiter en una órbita vertiginosa de solo 2,3 horas.
La pistola humeante que condujo a la detección fue, bueno, una especie de estrella humeante. Cuando el lado diurno de la enana marrón está frente a nosotros, los astrónomos pudieron detectar el hidrógeno que emite a medida que la estrella lo evapora.
Debido a que la enana marrón y la estrella están tan juntas, la enana marrón está bloqueada por mareas. Eso significa que un lado, el lado del día, está perpetuamente frente a la estrella, mientras que el otro permanece en la noche permanente. El equipo calculó las temperaturas extremas involucradas, y los números son impresionantes.
“Dependiendo del modelo de núcleo de enana blanca utilizado, la temperatura del lado diurno calentado de la compañera oscila entre ≈6977 y 9526°C, tan caliente como una estrella tipo A, con una temperatura del lado nocturno de ≈1026 − 2726°C, o una diferencia de temperatura de ≈5726°C, unas cuatro veces mayor que la de KELT-9b”, escriben en su artículo.
“El rango de temperatura del lado nocturno cubre las enanas T a M. La temperatura de ‘equilibrio’ del cuerpo negro del compañero irradiado (despreciando su luminosidad intrínseca y albedo, y asumiendo que está en equilibrio térmico con la irradiación externa) es de aproximadamente 4826°C, más caliente que cualquier planeta gigante conocido, y ≈726°C más caliente que KELT-9b, lo que da como resultado un flujo ultravioleta extremo ≈ 5600 veces mayor”.
Ningún planeta o enana marrón conocida es más caliente, lo que hace que WD0032-317B no solo sea extremadamente impresionante, sino también un excelente candidato para estudiar cómo las estrellas extremadamente calientes pueden evaporar a sus compañeras de menor masa. Estudiar objetos como WD0032-317B, dicen los investigadores, puede ayudarnos a comprender objetos atípicos raros como KELT-9b.
La investigación ha sido publicada en Nature Astronomy.
Nota de la fuente: una versión anterior de este artículo se publicó en junio de 2023.
Fuente: Science Alert.
