Gemini Sur ayuda a descubrir elusiva sustancia en antigua enana marrón

Fuente NOIRLab

Una enana marrón de 10 mil millones de años, conocida como “El Accidente”, reveló detalles sobre la composición química de la formación de nubes de planetas como Júpiter y Saturno

Un equipo de astrónomos encontró por primera vez silano en la atmósfera de una antigua Enana Marrón llamada “El Accidente”, una molécula que juega un rol bastante importante en la formación de nubes en los planetas gigantes gaseosos, pero que por décadas fue imposible de detectar en planetas como Júpiter y Saturno. Este descubrimiento fue posible gracias a observaciones complementarias de los telescopios de Gemini Sur en Chile y del Telescopio Espacial James Webb de NASA.

Las enanas marrón son objetos bien particulares que son demasiado masivos como para ser considerados planetas, pero no lo suficiente como para sostener la fusión nuclear de una estrella. Entre la diversidad de objetos de este tipo, existe una enana marrón llamada El Accidente que destaca por su combinación única de características físicas, ya que presenta rasgos que antes solo se observaban en enanas marrones cálidas y jóvenes, y otros que sólo se veían en aquellas más frías y antiguas.

Las propiedades de El Accidente son muy inusuales en comparación a la del resto de estrellas y enanas marrón conocidas, por lo cual pasó desapercibida para los métodos habituales de observación. Este objeto fue descubierto accidentalmente en 2020 por un científico ciudadano que participaba en el proyecto de ciencia ciudadana Backyard Worlds: Planet 9. Su extraño perfil de luminosidad llamó la atención de los astrónomos, por lo que decidieron apuntar a dos de los más poderosos telescopios del mundo para explorar su atmósfera y comprender de mejor modo su naturaleza y composición.

La investigación comenzó cuando la astrónoma de NOIRLab de NSF, Sandy Leggett obtuvo imágenes en infrarrojo cercano de El Accidente utilizando el telescopio Gemini Sur en Chile, la mitad austral del Observatorio Internacional Gemini, financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) de Estados Unidos y operada por NOIRLab de NSF. Esto sentó las bases para futuras investigaciones lideradas por el astrónomo de NOIRLab Aaron Meisner, utilizando el Telescopio Espacial James Webb de la NASA.

Al respecto Meisner, quien es coautor del artículo científico que presentó los resultados de la investigación en la revista Nature, declaró que “El Accidente es extremadamente tenue, y Gemini Sur sigue siendo el único telescopio terrestre que hasta el momento ha sido capaz de detectarlo. El registro de Gemini establece las bases para las observaciones con JWST permitiéndonos estimar el tiempo de exposición que necesitaríamos para sondear las capas atmosféricas más profundas de este enigmático objeto y obtener datos útiles en infrarrojo cercano sobre su composición”.

Las observaciones con Webb fueron sorprendentes. En la atmósfera de El Accidente, el equipo encontró una señal inequívoca de la presencia de silano, un compuesto químico formado por silicio y unido a cuatro átomos de hidrógeno. Los científicos planetarios predijeron la presencia de esta molécula hace tiempo en los planetas gigantes gaseosos, la cual desempeña un rol importante en la formación de las nubes al interior de sus atmósferas. A pesar de décadas de búsqueda, no era posible hallar el componente en las atmósferas de los gigantes gaseosos de nuestro Sistema Solar (Júpiter y Saturno), así como en las miles de atmósferas que los científicos han estudiado en otras enanas marrones y en otros gigantes gaseosos que orbitan otras estrellas.

Este es el primer descubrimiento de Silano realizado en alguna enana marrón, exoplaneta u objetos del Sistema Solar. El hecho de que esta molécula no ha sido detectada en ningún otro lugar, excepto en esta enana marrón en particular, sugiere algo acerca de la química que ocurre en aquellos medioambientes tan antiguos.

“A veces son los objetos extremos los que nos ayudan a comprender lo que ocurre en los objetos normales”, explica Jackie Faherty, investigadora del Museo Americano de Historia Natural en Nueva York y autora principal del artículo científico.

El Accidente se ubica a unos 50 años luz de distancia de la Tierra. Es probable que se haya formado hace unos 10 ó 13 mil millones de años atrás, lo que la convierte en una de las enanas marrón más antiguas que se hayan descubierto. El Universo tiene cerca de 14 mil millones de años, lo que significa que El Accidente se formó cuando el cosmos tenía mayormente hidrógeno, con trazas de otros elementos como el silicio. A lo largo de los eones, elementos como el carbón, nitrógeno, y oxígeno se formaron en los núcleos de las estrellas, por lo cual los planetas y las estrellas que se formaron más recientemente poseen mayor cantidad de esos elementos.

La presencia de silano en la atmósfera de El Accidente sugiere que en los objetos más antiguos, el silicio puede unirse con el hidrógeno para formar una molécula ligera que puede alcanzar las capas superiores de la atmósfera de un gigante gaseoso. Sin embargo, en objetos que se formaron no hace mucho, como Júpiter y Saturno, el silicio se une al oxígeno, que está más disponible, creando moléculas más pesadas que se hunden en las capas profundas donde son indetectables para nuestros telescopios.

Las pruebas descubiertas en El Accidente confirman la comprensión de los astrónomos sobre el proceso de formación de las nubes en los gigantes gaseoso y ofrecen una visión crítica sobre el modo en que la formación primordial puede influir en la composición de la atmósfera de un planeta. Además revelan las diferencias de un mundo formado hace miles de millones de años y de otro que se formó en los albores de nuestro Sistema Solar.