La astronomía tiene una manera de desafiar las etiquetas. Justo cuando los investigadores creen que han trazado una línea clara entre dos categorías cósmicas, la naturaleza arroja algo inesperado.
Tomemos como ejemplo las estrellas y los planetas. Una estrella es una enorme bola de plasma brillante impulsada por fusión nuclear. Mientras que un planeta es un compañero mucho más pequeño, más frío y más silencioso, formado a partir de los restos del nacimiento de una estrella.
Pero entre estas categorías limpias hay una clase de objetos que se niega a elegir un carril. Estas rarezas, conocidas como enanas marrones, desafían nuestra comprensión de lo que realmente significa ser una estrella, un planeta o algo intermedio.
Cómo nacen las estrellas y los planetas
Las estrellas comienzan su vida cuando enormes nubes de gas y polvo interestelar chocan entre sí o son perturbadas por eventos cósmicos externos, como las supernovas cercanas. Si partes de estas nubes se vuelven lo suficientemente densas, comienzan a colapsar bajo su propia gravedad, calentándose y formando entre un par y un par de miles de protoestrellas, según el Centro de Astrofísica.
Cuando una protoestrella acumula suficiente masa (entre 1.000 y 10 millones de veces la masa del Sol), se vuelve lo suficientemente caliente y densa como para provocar una fusión nuclear en su núcleo. Esta intensa fusión de hidrógeno en helio impulsada por la gravedad envía enormes cantidades de energía hacia afuera, equilibrando con precisión el colapso gravitacional hacia adentro de la estrella y haciendo que brille intensamente durante millones, miles de millones o billones de años, según la NASA.
Los planetas, por el contrario, normalmente se forman a partir del material sobrante que gira alrededor de una estrella recién nacida, llamado disco protoplanetario. Dentro de estos discos protoplanetarios, grupos de polvo y hielo chocan y se pegan, acumulándose gradualmente, según el Centro de Astrofísica. A medida que continúan construyéndose, pueden formar pequeños mundos rocosos, enormes gigantes gaseosos y casi todo lo demás.
Entonces, cuando se trata de estrellas versus planetas, cómo se forman, la fusión nuclear y su masa general son diferencias clave. Pero también hay objetos que no encajan en ninguna de las cajas, desdibujando ligeramente la línea aparentemente sencilla entre estrellas y planetas.
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Los intermedios: ¿Qué es una enana marrón?
Las enanas marrones a menudo se describen como “estrellas fallidas”. Pero eso es sólo una parte de la historia. Según la NASA, se forman como estrellas mediante el colapso gravitacional de nubes moleculares gigantes, pero las enanas marrones nunca ganan suficiente masa para sostener la fusión de hidrógeno. Aún así, son mucho más masivos que los planetas normales, pesando aproximadamente entre 13 y 75 veces la masa de Júpiter, según un estudio publicado en Astronomy and Astrophysics.
Cuando las enanas marrones son jóvenes, todavía están extremadamente calientes desde su formación y emiten mucha luz infrarroja. E incluso pueden fusionar una forma pesada de hidrógeno llamada deuterio en sus núcleos, que puede calentar internamente a la enana marrón durante cientos de millones de años. Pero una vez que se agota el combustible de deuterio, una enana marrón está destinada a enfriarse eternamente, según un estudio del Astrophysical Journal.
A pesar de sufrir brevemente una forma de fusión, las enanas marrones también tienen atmósferas variadas y complejas, lo que las hace visualmente más similares a planetas masivos que a estrellas diminutas, según la NASA.
“Típicamente digo que las enanas marrones se forman de la misma manera que se forman las estrellas como nuestro Sol, pero tienen una masa muy baja y se parecen más a Júpiter”, dice la profesora Kelle Cruz, astrofísica del Hunter College e investigadora asociada del Museo Americano de Historia Natural que se especializa en el estudio de las enanas marrones. “Los planetas, por otro lado, se forman como subproducto de la formación estelar”.
Por qué son importantes las enanas marrones
Al ser ligeras rarezas, las enanas marrones ocupan un nicho extraño pero útil en la astronomía. A diferencia de los exoplanetas, que a menudo son difíciles de estudiar porque orbitan alrededor de estrellas brillantes, la mayoría de las enanas marrones flotan libremente en el espacio, gracias a que no están ligadas a ningún sistema estelar. Y eso los hace mucho más fáciles de observar en detalle, según un estudio de PNAS.
“Actualmente, las enanas marrones se están utilizando para decirnos más sobre los planetas”, dice Cruz. “Es una forma de estudiar objetos de masa planetaria sin tener que lidiar con el resplandor de una estrella anfitriona cercana”.
Las atmósferas de las enanas marrones también pueden ser sorprendentemente similares a las de los planetas gigantes gaseosos, con nubes de múltiples capas y poderosas tormentas impulsadas por el viento. Eso los convierte en grandes ventanas a los procesos atmosféricos que dan forma a los planetas gigantes de nuestro propio sistema solar, así como a los exoplanetas súper Júpiter descubiertos fuera de nuestra vecindad estelar, según un informe de la Universidad de California en Santa Cruz.
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¿Puede un planeta convertirse alguna vez en una estrella?
Quizás te hayas preguntado si Júpiter alguna vez podría crecer lo suficiente como para iniciar la fusión y transformarse en una estrella. Si bien la respuesta es técnicamente sí, lo mismo ocurre con cualquier objeto que de repente acumule unas 80 veces la masa de Júpiter. Y eso no sucederá naturalmente en un sistema estelar estable, o incluso caótico. (Júpiter ya tiene aproximadamente 2,5 veces la masa de todos los demás planetas del sistema solar combinados, según la NASA).
Las pequeñas estrellas enanas rojas tampoco evolucionan hasta convertirse en planetas. A medida que envejecen, se vuelven brevemente más calientes y brillantes antes de agotar su combustible nuclear y convertirse en enanas blancas, no en planetas. La transición de una categoría a otra simplemente no ocurre, y las enanas marrones no parecen encajar en ninguno de los dos grupos, lo que las hace mucho más interesantes, según el Centro de Astrofísica.
El futuro de la investigación sobre las enanas marrones
Afortunadamente, dos misiones importantes en particular están preparadas para avanzar en la investigación de las enanas marrones.
“Estoy muy entusiasmado con el estudio LSST”, dice Cruz, refiriéndose al Legacy Survey of Space and Time del Observatorio Vera C. Rubin, “que nos permitirá descubrir más enanas marrones en función de sus movimientos. Su ‘cinemática’ podría darnos una idea de sus mecanismos de formación”.
Cruz también espera nuevas observaciones de una misión espacial lanzada recientemente. “SPHEREx, una misión europea, también nos proporcionará espectros de infrarrojo cercano para muchas enanas marrones”, afirma.
Estas mediciones de precisión ayudarán a los investigadores a modelar atmósferas y a imponer restricciones a las composiciones de enanas marrones “parecidas a planetas”.
Repensar las categorías cósmicas
Las enanas marrones son un recordatorio de que el espacio no está hecho de cajas ordenadas. Es un continuo. Y a medida que continuamos explorando el cosmos, seguramente descubriremos aún más objetos que desafían nuestra forma de pensar sobre la clasificación del universo que nos rodea.
Pero al estudiar los objetos que aparentemente quedan fuera de las grietas categóricas, estamos refinando continuamente nuestra comprensión de conclusiones que se dan por sentadas, como dónde terminan los planetas y comienzan las estrellas.
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