Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Berna ha descubierto un sistema binario exótico compuesto por dos objetos jóvenes similares a planetas, orbitando uno alrededor del otro desde una distancia muy grande. Aunque estos objetos parecen exoplanetas gigantes, se formaron de la misma manera que las estrellas, demostrando que los mecanismos que impulsan la formación de estrellas pueden producir mundos rebeldes en sistemas inusuales privados de un sol.

Los procesos de formación de estrellas a veces crean misteriosos objetos astronómicos llamados enanas marrones, que son más pequeñas y frías que las estrellas, y puede tener masas y temperaturas inferiores a las de los exoplanetas en los casos más extremos. Como las estrellas las enanas marrones a menudo deambulan solas por el espacio, pero también se puede ver en sistemas binarios, donde dos enanas marrones orbitan entre sí y viajan juntas por la galaxia.

Los investigadores dirigidos por Clémence Fontanive del Centro para el Espacio y Habitabilidad (CSH) y el NCCR PlanetS descubrieron un curioso sistema binario sin estrellas de enanas marrones. El sistema CFHTWIR-Oph 98 (o Oph 98 para abreviar) consta de dos objetos de muy baja masa Oph 98 A y Oph 98 B. Se encuentra a 450 años luz de la Tierra en la asociación estelar Ophiuchus. Los investigadores se sorprendieron por el hecho de que Oph 98 A y B se orbitan entre sí desde una distancia sorprendentemente grande. aproximadamente 5 veces la distancia entre Plutón y el Sol, que corresponde a 200 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. El estudio se acaba de publicar en Las cartas del diario astrofísico .

Masas extremadamente bajas y una separación muy grande

El par es un raro ejemplo de dos objetos similares en muchos aspectos a los planetas gigantes extrasolares, orbitando uno alrededor del otro sin estrella madre. El componente más masivo, Of 98 A, es una joven enana marrón con una masa 15 veces mayor que la de Júpiter, que está casi exactamente en el límite que separa a las enanas marrones de los planetas. Su compañera, Of 98 B, es solo 8 veces más pesado que Júpiter.

Los componentes de los sistemas binarios están unidos por un vínculo invisible llamado energía de enlace gravitacional, y este vínculo se hace más fuerte cuando los objetos son más masivos o más cercanos entre sí. Con masas extremadamente bajas y una separación muy grande, Oph 98 tiene la energía de enlace más débil de cualquier sistema binario conocido hasta la fecha.

Descubrimiento gracias a los datos del Hubble

Clémence Fontanive y sus colegas descubrieron el compañero de Oph 98 A usando imágenes del Telescopio Espacial Hubble. Fontanive dice:"Las enanas marrones de baja masa son muy frías y emiten muy poca luz, sólo mediante radiación térmica infrarroja. Este resplandor de calor es extremadamente tenue y rojo, y las enanas marrones, por lo tanto, solo son visibles en luz infrarroja ". la asociación estelar en la que se encuentra el binario, Ofiuco, está incrustado en una densa, nube de polvo que dispersa la luz visible. "Las observaciones infrarrojas son la única forma de ver a través de este polvo, "explica el investigador principal." La detección de un sistema como Oph 98 también requiere una cámara con una resolución muy alta, como el ángulo que separa a Oph 98 A y B es mil veces más pequeño que el tamaño de la luna en el cielo, ", agrega. El telescopio espacial Hubble es uno de los pocos telescopios capaces de observar objetos tan débiles como estas enanas marrones, y capaz de resolver ángulos tan estrechos.

Porque las enanas marrones son lo suficientemente frías, se forma vapor de agua en sus atmósferas, creando características prominentes en el infrarrojo que se utilizan comúnmente para identificar las enanas marrones. Sin embargo, estas firmas de agua no se pueden detectar fácilmente desde la superficie de la Tierra. Ubicado sobre la atmósfera en el vacío del espacio, Hubble permite probar la existencia de vapor de agua en objetos astronómicos. Fontanive explica:"Ambos objetos se veían muy rojos y mostraban claros signos de moléculas de agua. Esto confirmó inmediatamente que la fuente débil que vimos junto a Oph 98 A era muy probable que también fuera una enana marrón fría". en lugar de una estrella al azar que estaba alineada con la enana marrón en el cielo ".

El equipo también encontró imágenes en las que el binario era visible, recolectada hace 14 años con el Telescopio Canadá-Francia-Hawái (CFHT) en Hawái. "Observamos el sistema nuevamente este verano desde otro observatorio hawaiano, el telescopio infrarrojo del Reino Unido. Usando estos datos, pudimos confirmar que Oph 98 A y B se mueven juntos por el cielo a lo largo del tiempo, en relación con otras estrellas ubicadas detrás de ellos, lo cual es evidencia de que están vinculados entre sí en un par binario, "explica Fontanive.

Un resultado atípico de la formación estelar.

El sistema binario de Oph 98 se formó hace solo 3 millones de años en el cercano vivero estelar de Ophiuchus, convirtiéndolo en un recién nacido en escalas de tiempo astronómicas. La edad del sistema es mucho más corta que el tiempo típico necesario para construir planetas. Las enanas marrones como Oph 98 A están formadas por los mismos mecanismos que las estrellas. A pesar de que Oph 98 B tiene el tamaño adecuado para un planeta, el anfitrión Oph 98 A es demasiado pequeño para tener una reserva de material lo suficientemente grande como para construir un planeta tan grande. "Esto nos dice que Oph 98 B, como su anfitrión, debe haberse formado a través de los mismos mecanismos que producen estrellas y muestra que los procesos que crean estrellas binarias operan en versiones reducidas hasta estas masas planetarias, "comenta Clémence Fontanive.

Con el descubrimiento de dos mundos parecidos a planetas, productos ya poco comunes de la formación de estrellas, unidos entre sí en una configuración tan extrema, "Realmente estamos siendo testigos de una salida increíblemente rara de procesos de formación estelar, "como describe Fontanive.