Esta imagen es parte de un estudio del Telescopio Espacial Hubble para estrellas de baja masa, enanas marrones, y planetas en la Nebulosa de Orión. Cada símbolo identifica un par de objetos, que se puede ver en el centro del símbolo como un solo punto de luz. Se utilizaron técnicas especiales de procesamiento de imágenes para separar la luz de las estrellas en un par de objetos. El círculo interior más grueso representa el cuerpo principal, y el círculo exterior más delgado indica el compañero. Los círculos están codificados por colores:rojo para un planeta; naranja para una enana marrón; y amarillo para una estrella. En la esquina superior izquierda se encuentra un par planeta-planeta en ausencia de una estrella madre. En el medio del lado derecho hay un par de enanas marrones. La porción de la Nebulosa de Orión mide aproximadamente 4 por 3 años luz. Crédito:NASA, ESA, y G. Strampelli (STScI)
Usando el telescopio espacial Hubble de la NASA para mirar profundamente en el vasto vivero estelar llamado Nebulosa de Orión, los astrónomos buscaron pequeños, cuerpos débiles. Lo que encontraron fue la población más grande hasta ahora de enanas marrones, objetos que son más masivos que los planetas pero que no brillan como estrellas. Los investigadores identificaron 17 compañeras enanas marrones de estrellas enanas rojas, un par de enanas marrones, y una enana marrón con un compañero planetario. También encontraron tres planetas gigantes, incluyendo un sistema binario donde dos planetas orbitan entre sí en ausencia de una estrella madre. Esta encuesta solo se pudo realizar con la resolución excepcional y la sensibilidad infrarroja del Hubble.
En un estudio profundo sin precedentes para pequeños, objetos débiles en la nebulosa de Orión, Los astrónomos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA han descubierto la mayor población conocida de enanas marrones esparcidas entre las estrellas recién nacidas. Mirando en las cercanías de las estrellas de la encuesta, Los investigadores no solo encontraron varias compañeras enanas marrones de muy baja masa, pero también tres planetas gigantes. Incluso encontraron un ejemplo de planetas binarios donde dos planetas orbitan entre sí en ausencia de una estrella madre.
Las enanas marrones son una extraña clase de objeto celeste que tiene masas tan bajas que sus núcleos nunca se calientan lo suficiente como para sostener la fusión nuclear. que alimenta las estrellas. En lugar de, las enanas marrones se enfrían y se desvanecen a medida que envejecen. A pesar de su baja masa, las enanas marrones proporcionan pistas importantes para comprender cómo se forman las estrellas y los planetas, y puede estar entre los objetos más comunes en nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Ubicado 1, 350 años luz de distancia, la Nebulosa de Orión es un laboratorio relativamente cercano para estudiar el proceso de formación de estrellas en una amplia gama, desde opulentas estrellas gigantes hasta diminutas estrellas enanas rojas y escurridizas, débiles enanas marrones.
Esta encuesta solo se pudo realizar con la resolución excepcional y la sensibilidad infrarroja del Hubble.
Porque las enanas marrones son más frías que las estrellas, los astrónomos utilizaron el Hubble para identificarlos por la presencia de agua en sus atmósferas. "Son tan fríos que se forma vapor de agua, "explicó el líder del equipo Massimo Robberto del Instituto del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. "El agua es una firma de los objetos subestelares. Es una marca asombrosa y muy clara. A medida que las masas se hacen más pequeñas, las estrellas se vuelven más rojas y más tenues, y necesitas verlos en infrarrojos. Y en luz infrarroja, la característica más destacada es el agua ".
Pero el vapor de agua caliente en la atmósfera de las enanas marrones no se puede ver fácilmente desde la superficie de la Tierra, debido a los efectos absorbentes del vapor de agua en nuestra propia atmósfera. Afortunadamente, El Hubble está por encima de la atmósfera y tiene una visión en el infrarrojo cercano que puede detectar fácilmente agua en mundos distantes.
Esta imagen muestra la parte central de la nebulosa de Orión, donde se utilizó el telescopio espacial Hubble para realizar un estudio de estrellas de baja masa, enanas marrones, y planetas. Cada símbolo identifica un par de objetos, que puede verse como un solo punto de luz en el centro del símbolo. El círculo interior más grueso representa el cuerpo principal, y el círculo exterior más delgado indica el compañero. Los círculos están codificados por colores:rojo para un planeta; naranja para una enana marrón; y amarillo para una estrella. Junto a cada símbolo hay un par de imágenes del Hubble. La imagen de la izquierda es la imagen original del primario y el complementario. La imagen de la izquierda muestra solo al acompañante, con el objeto principal restado digitalmente a través de una técnica de procesamiento de imágenes especial que separa las imágenes de los objetos en pares binarios. La porción de la Nebulosa de Orión mide aproximadamente 4 por 3 años luz. Crédito:NASA, ESA, y G. Strampelli (STScI)
El equipo de Hubble identificó 1, 200 estrellas candidatas rojizas. Descubrieron que las estrellas se dividían en dos poblaciones distintas:aquellas con agua, y los que no lo tienen. Se confirmó que las brillantes con agua eran débiles enanas rojas. La multitud de débiles ricos en agua, Las enanas marrones que flotan libremente y los planetas dentro de la nebulosa de Orión son todos nuevos descubrimientos. También se detectaron muchas estrellas sin agua, y estas son estrellas de fondo en la Vía Láctea. Su luz se enrojeció al pasar a través del polvo interestelar, y por lo tanto no es relevante para el estudio del equipo.
El equipo también buscó más débil, compañeros binarios de estos 1, 200 estrellas rojizas. Debido a que están tan cerca de sus estrellas primarias, estos compañeros son casi imposibles de descubrir utilizando métodos de observación estándar. Pero al usar un único, técnica de imágenes de alto contraste desarrollada por Laurent Pueyo en el Space Telescope Science Institute, los astrónomos pudieron resolver imágenes tenues de un gran número de compañeros candidatos.
Este primer análisis no permitió a los astrónomos del Hubble determinar si estos objetos orbitan alrededor de la estrella más brillante o si su proximidad en la imagen del Hubble es el resultado de una alineación casual. Como consecuencia, están clasificados como candidatos por ahora. Sin embargo, la presencia de agua en sus atmósferas indica que la mayoría de ellas no pueden ser estrellas desalineadas en el fondo galáctico, y por lo tanto deben ser enanas marrones o compañeros de exoplanetas.
En todo, el equipo encontró 17 compañeras candidatas enanas marrones a estrellas enanas rojas, un par de enanas marrones, y una enana marrón con un compañero planetario. El estudio también identificó tres potenciales compañeros de masa planetaria:uno asociado a una enana roja, uno a una enana marrón, y uno a otro planeta.
"Experimentamos con un método, posprocesamiento de imágenes de alto contraste, en el que los astrónomos han estado confiando durante años. Por lo general, lo usamos para buscar planetas muy débiles en las proximidades de estrellas cercanas, observándolos minuciosamente uno por uno, "dijo Pueyo." Esta vez, decidimos combinar nuestros algoritmos con la ultraestabilidad del Hubble para inspeccionar la vecindad de cientos de estrellas muy jóvenes en cada exposición obtenida por el estudio de Orion. Resulta que incluso si no alcanzamos la sensibilidad más profunda para una sola estrella, el gran volumen de nuestra muestra nos permitió obtener una instantánea estadística sin precedentes de exoplanetas jóvenes y compañeras de enanas marrones en Orión ".
Combinando las dos técnicas únicas, imágenes en los filtros de agua y procesamiento de imágenes de alto contraste, la encuesta proporcionó una muestra imparcial de fuentes de baja masa recién formadas, ambos dispersos en el campo y compañeros de otros objetos de baja masa. "Podríamos reprocesar todo el archivo del Hubble e intentar encontrar joyas allí, "Dijo Robberto.
El equipo presentará sus resultados el jueves, 11 de enero en la 231ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Washington, CORRIENTE CONTINUA.
Encontrar las firmas de estrellas de baja masa y sus compañeras será mucho más eficiente con el lanzamiento del telescopio espacial James Webb sensible al infrarrojo de la NASA en 2019.
