Los científicos han recibido este año un regalo de Navidad inesperado: una posible solución al misterio de los JuMBO, extraños objetos celestes que parecen no ser planetas ni estrellas. ¡Intenta ponerle un lazo!
Este regalo es cortesía de un equipo de investigadores que creen que ese misterioso JuMBO (Objetos binarios con masa de Júpiter) son en realidad núcleos estelares que han sido “desenvueltos” violentamente por estrellas masivas y poderosas, como niños que desenvuelven con entusiasmo regalos el día de Navidad. Potencialmente, esto podría resolver un misterio que surgió en 2023.
Los astrónomos utilizan el Telescopio espacial James Webb (JWST) descubrió 42 pares de estos objetos de masa planetaria que flotan libremente en el Cúmulo de la Nebulosa de Orión. Estaban confundidos porque no estaban asociados con una estrella y de alguna manera habían logrado permanecer en pares binarios. Esto sugirió que los JuMBO no se formaron como planetas o estrellas, creando todo un enigma.
El equipo que ideó esta idea para explicar la formación de JuMBO, dirigido por Richard Parker de la Universidad de Sheffield y la estudiante universitaria Jessica Diamond, lo hizo revisando una vieja idea para explicar este nuevo fenómeno.
La teoría gira en torno a la “fotoerosión”, un proceso durante el cual estrellas masivas y violentas, objetos estelares de tipo O o tipo B, atacan a otras estrellas con radiación de alta energía para arrancar sus capas externas. Esta idea encaja porque la nebulosa de Orión, donde se forman estrellas, está repleta de estrellas OB masivas y calientes.
“Estamos utilizando una idea bastante antigua: que la radiación de las estrellas masivas es tan fuerte que erosiona el ‘núcleo’ de gas que eventualmente forma una estrella”, dijo Parker a Space.com. “La radiación elimina parte del material del núcleo, reduciendo su masa, pero también comprimiendo el material restante para que forme eficientemente un objeto de baja masa”.
Revisando un artículo publicado hace exactamente 20 años, el equipo utilizó el hecho de que las estrellas comúnmente se forman en sistemas binarios y luego aplicó el marco de fotoerosión para demostrar que una binaria estelar podría fotoerosionarse para formar un emparejamiento JuMBO.
“Pienso en los JuMBO como un cruce entre estrellas y enanas marrones “Habrían sido como estrellas si no hubiera sido por la radiación de las estrellas más masivas, que las ha esculpido para parecerse más a enanas marrones”, continuó Parker.
Eso agrega otro cuerpo celeste a la mezcla de JuMBO, así que antes de continuar, hagamos como el fantasma de las Navidades pasadas en el clásico “Cuento de Navidad” de Charles Dicken y viajemos en el tiempo hasta 2023, cuando se descubrieron los JuMBO por primera vez para ver cómo desafiaban la categorización. .
“Enanas marrones, planetas o estrellas” Los JuMBO juegan charadas con los astrónomos
Como se explicó anteriormente, el gran misterio acerca de los JuMBO es que parecen desafiar las vías de formación que conducen a ambos. estrellas y planetas.
Los JuMBO tienen masas comparables a algunas veces la de Júpiterpor lo que esto puede sugerir inmediatamente que también se forman como planetas a partir del anillo de gas y polvo que rodea a las estrellas jóvenes. Sin embargo, los pares de JuMBO encontrados en la Nebulosa de Orión no están asociados con estrellas.
Eso es explicable. Los planetas a menudo “volverse pícaro” y son expulsados de los sistemas planetarios por interacciones gravitacionales con “estrellas intrusas” que pasan o incluso a través de interacciones con sus propios hermanos planetarios.
El problema con esta idea de explicar los JuMBO es que la energía necesaria para expulsar dos planetas alrededor de su estrella debería también causan que se rompa su disposición binaria. Sin embargo, los JuMBO todavía existen en binarios.
Por supuesto, es posible que algún suceso extraño pueda provocar la expulsión de planetas gemelos sin dividirlos. Sin embargo, los astrónomos no descubrieron uno o dos pares JuMBO en Orión; Encontraron 42 en un rincón relativamente pequeño del vía Láctea! Eso indica que lo que está pasando no es un incidente extraño.
Entonces, ¿por qué los astrónomos pensaron que los JuMBO no se formaban como estrellas? Todo eso se debió a sus masas.
Las estrellas nacen cuando parches excesivamente densos en una enorme nube de gas y polvo crecen y colapsan bajo su propia gravedad. Esto da origen a protoestrella que continúa recolectando materia de su capullo prenatal de gas y polvo. Por lo general, estas protoestrellas reúnen suficiente masa para generar presiones y temperaturas en el núcleo para fusionar hidrógeno en helio, que es el proceso nuclear que define lo que es una estrella de secuencia principal es.
Como señaló Parker, muchas estrellas nacen con una pareja binaria de la misma nube y se convierten en estrellas binarias. Se estima que aproximadamente la mitad de todas las estrellas conocidas forman parte de una asociación de este tipo. Misterio resuelto, ¿verdad? ¡Equivocado!
Aquí está el truco.
Cuanto más masiva es una estrella, más probable es que esté en forma binaria. Alrededor del 75% de las estrellas más masivas existen con una pareja. Ese número cae a alrededor del 50% para estrellas con masas como la del Sol y continúa disminuyendo a medida que se reduce la masa. Eso significa que la posibilidad de encontrar una estrella con masa planetaria en binario debería ser prácticamente nula.
Recuerde, el JWST encontró 42 pares de JuMBO en una sola nebulosa. Una vez más, eso indica que aquí está sucediendo algo que es más que una mera casualidad.
Los JuMBO no son pícaros en absoluto
En la teoría de Parker y Diamond, los JuMBO se forman como estrellas, pero comienzan con suficiente masa como para permitirles residir en sistemas binarios. Entonces es la violenta radiación que brota de otros, más estrellas masivas que erosionan gran parte de esta masa, dejando así a los JuMBO con masas planetarias.
“Esto elimina la necesidad de que los JuMBO se formen como planetas masivos y de alguna manera sean expulsados de sus estrellas madre como un par binario”, dijo Parker. “No son realmente ‘pícaros'”. En nuestra idea, los JuMBO habrían formado una binaria estelar normal y común si no hubiera sido por la radiación extrema de las estrellas masivas cercanas, de las cuales hay varias en Orión”.
Añadió que la teoría también descarta la necesidad de que los JuMBO se formen como enanas marrones con separaciones orbitales muy poco convencionales con socios binarios que no se observan en ningún otro lugar del cosmos.
Las enanas marrones a las que hace referencia Parker son objetos que se forman como estrellas, pero durante esa fase de protoestrella, no logran reunir suficiente masa para desencadenar la fusión de hidrógeno en helio. Por esta razón, las enanas marrones reciben a menudo el sobrenombre un tanto injusto de “estrellas fallidas”.
Tienen masas entre alrededor de 10 y 80 veces. el de Júpiterque tiene aproximadamente entre 0,01 y 0,08 veces la masa del sol. Como era de esperar con estas masas diminutas, las enanas marrones rara vez se encuentran en sistemas binarios.
“Pienso en las JuMBO como un cruce entre estrellas y enanas marrones; habrían sido como estrellas si no hubiera sido por la radiación de las estrellas más masivas, que las ha esculpido para parecerse más a enanas marrones”.
Parker explicó que para verificar su idea y la de Diamond, los astrónomos necesitan explorar otras regiones de nacimiento de estrellas repletas de estrellas masivas en busca de JuMBO. Si están en lo cierto, cuanto más fuerte sea la radiación de estas estrellas, más pequeños deberían ser los JuMBO que se encuentren cerca de ellas.
“Así que en regiones donde hay muchas estrellas masivas, los JuMBO deberían ser menos masivos”, continuó. “Alternativamente, si encontráramos JuMBO en regiones donde no hubiera radiación de estrellas masivas, ¡eso descartaría nuestra idea inmediatamente!”
Parker cree que es posible que los astrónomos tengan que actuar con rapidez para estudiar estos pares de JuMBO en Orión. Pero si él y Diamond tienen razón, no se preocupe: pronto aparecerán nuevos JuMBO.
“He estado trabajando para calcular si los JuMBO sobrevivirían durante mucho tiempo en un entorno tan poblado como el cúmulo de la Nebulosa de Orión”, dijo. “Parece que muchos de ellos están alterados, lo que significa que se necesitarían formar muchos más de los observados para explicar las observaciones”.
Si los astrónomos buscan darle a Parker un regalo de Navidad por su teoría y la de Diamond, el investigador de la Universidad de Sheffield estará bien con una sorpresa. Eso realmente resume su actitud ante descubrimientos como los JuMBO.
“Mi mantra es ‘¡nunca esperes nada y mantén la mente abierta en todo momento!'”, concluyó Parker. “Siempre habrá algún aspecto de la física que no consideramos o pasamos por alto, así que nada debería sorprendernos, pero todo es fascinante, ¡y nuestro trabajo es explicarlo todo!”
¡Eso significa que no esperará esos calcetines que deseas volver a regalar!
La investigación de Diamond y Parker se publicó en noviembre en la Revista Astrofísica.