Hace 25 años que los astrofísicos Rafael Rebolo, María Rosa Zapatero Osorio y Eduardo Martín anunciaron el descubrimiento de la primera enana marrón confirmada. Este “eslabón perdido” de la evolución estelar y la formación planetaria puede llegar a albergar planetas rocosos dentro de la zona de habitabilidad. Intuyendo su importancia, el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) aprobó un proyecto de búsqueda de enanas marrones y planetas extrasolares cuyo primer éxito fue Teide-1.

Situada en el cúmulo estelar de las Pléyades, Teide 1 rinde homenaje con su nombre al Observatorio del Teide, desde donde fue observada por primera vez. El astrofísico de origen indio Shiv S. Kumar había teorizado en los años sesenta sobre este tipo de objetos de apariencia estelar. Una estrella brilla debido a su capacidad de producir reacciones nucleares en su interior, pero según lo postulado por Kumar debían existir objetos subestelares, es decir, cuerpos celestes que debido a su baja masa no son capaces de mantener esas reacciones termonucleares. De esta manera, predijo la existencia de lo que la astrónoma estadounidense Jill Tarter denominaría en 1975 como “enanas marrones” (brown dwarfs) para referirse en su tesis a unos objetos que podrían aportar masa que falta en la galaxia y, por extensión, en el Universo.

La detección

Para diferenciar una enana marrón de un planeta hay que basarse en el criterio del deuterio. Este isótopo estable del hidrógeno se destruye con facilidad en las fusiones nucleares de más baja temperatura. Mientras que las enanas marrones sí queman este elemento, los planetas no alcanzan los grados suficientes para hacerlo.

Para detectar Teide 1, los investigadores emplearon técnicas de imagen directa, de astrometría, observando el movimiento que presentaba en el cielo, y espectrometría, técnicas con las que estudiaron la luz que emitía. Debido a que son cuerpos tan fríos, apenas emiten radiación en el rango visible del espectro electromagnético. Por tanto, se debía detectar su radiación infrarroja: “Nos vemos obligados a buscar objetos más débiles y más rojos, y por ello más difíciles de detectar”, explicó Eduardo Martín en la revista IAC Noticias en 1994. Es entonces cuando proceden a realizar la prueba de detección de litio propuesta por Rafael Rebolo, Eduardo Martín y Antonio Magazzú, la única prueba conocida que puede confirmar que las enanas marrones son efectivamente objetos subestelares. Al no poder realizar reacciones nucleares de importancia, el litio que las estrellas destruyen con facilidad se encuentra en la atmósfera de aquellos cuerpos cósmicos con una temperatura interior relativamente baja.

 En consecuencia, las enanas marrones se enfrían con el tiempo y debido a su propia gravedad se encogen, tal y como ocurre con los planetas. Al final, las enanas marrones son cuerpos celestes con masas entre 13 y 75 veces la de Júpiter, un volumen similar al de este planeta y un brillo muy tenue. Son estas características las que sitúan a las enanas marrones entre las estrellas y los planetas asemejándose más a estos últimos.

Los investigadores del IAC se trasladaron a Hawái, al Observatorio de Mauna Kea (MKO), para llevar a cabo la prueba de detección de litio con el telescopio Keck. Estas observaciones espectroscópicas demostraron que Teide 1 conservaba el litio inicial propio de la nube progenitora y que, por tanto, no se producían reacciones nucleares de importancia. Participaron en una carrera por ser los primeros en confirmar que lo que habían descubierto era efectivamente una enana marrón. En Hawái se habían encontrado con un equipo de astrofísicos de Caltech que, como declaró Rebolo en una entrevista a El País en 1996, al terminar su turno de observación también iban a buscar litio.

Investigaciones prometedoras

Teide 1, con una masa 55 veces la de Júpiter, una edad entre 70 y 120 millones de años y una luminosidad 1.500 veces inferior a la del Sol, no solo fue la primera enana marrón confirmada como tal, sino que se convirtió en el cuerpo más pequeño fuera de nuestro sistema planetario identificado con imagen directa hasta el momento.

A partir de este descubrimiento y el de Gliese 229B, la segunda enana marrón confirmada por el equipo de investigadores estadounidenses, las enanas marrones dejaron de ser meras hipótesis. Y no solo eran objetos reales, sino también más frecuentes de los esperado.

A pesar de tener masas muy parecidas, la diferencia de edad entre ambas enanas marrones presenta disimilitudes físicas importantes, dando pistas de cómo evolucionan estos cuerpos subestelares. Gl229B, con una edad similar a nuestro sistema solar es mucho más pequeña, fría y opaca que Teide 1 debido a que carece de la energía necesaria para alcanzar un equilibrio termodinámico que detenga el colapso. María Rosa Zapatero Osorio, actualmente investigadora en el Centro de Astrobiología (CAB), las compara diciendo que la descubierta por Caltech es la imagen envejecida de Teide 1.

En estos 25 años se ha avanzado en el estudio de las enanas marrones, pero cómo se forman y cómo evolucionan son dos grandes preguntas aún por responder. Se han descubierto miles de enanas marrones y se ha determinado su lugar en la secuencia entre estrellas y planetas, pero lo que llama más la atención sobre estos objetos es que son capaces de albergar discos protoplanetarios, las cunas de los planetas. Por tanto, son candidatos a hospedar planetas rocosos que podrían orbitar dentro de la zona de habitabilidad, es decir, de tener agua en estado líquido sobre su superficie.

Más información:

Nora de prensa: "25 aniversario del descubrimiento de la primera enana marrón"