Utilizando datos del telescopio espacial Spitzer de la NASA, Los científicos han identificado las tres enanas marrones de giro más rápido jamás encontradas. Más masivo que la mayoría de los planetas, pero no lo suficientemente pesado como para encenderse como estrellas, las enanas marrones son intermedias cósmicas. Y aunque no son tan conocidos como las estrellas y los planetas para la mayoría de las personas, se cree que suman miles de millones en nuestra galaxia.

En un estudio que aparece en el Diario astronómico , el equipo que hizo las nuevas mediciones de velocidad argumenta que estos tres rotadores rápidos podrían estar acercándose a un límite de velocidad de giro para todas las enanas marrones, más allá del cual se romperían. Las enanas marrones que giran rápidamente tienen aproximadamente el mismo diámetro que Júpiter pero entre 40 y 70 veces más masivas. Cada uno de ellos gira aproximadamente una vez por hora, mientras que las siguientes enanas marrones más rápidas que se conocen giran aproximadamente una vez cada 1,4 horas y Júpiter gira una vez cada 10 horas. Según su tamaño, eso significa que la más grande de las tres enanas marrones gira a más de 60 millas por segundo (100 kilómetros por segundo), o alrededor de 220, 000 millas por hora (360, 000 kilómetros por hora).

Las mediciones de velocidad se realizaron utilizando datos de Spitzer, que la NASA retiró en enero de 2020. (Las enanas marrones fueron descubiertas por el Two Micron All Sky Survey con base en tierra, o 2MASS, que duró hasta 2001.) El equipo luego corroboró sus hallazgos inusuales a través de observaciones con los telescopios terrestres Gemini North y Magellan.

Enanas marrones, como estrellas o planetas, ya están girando cuando se forman. Mientras se enfrían y se contraen, giran más rápido, al igual que cuando una patinadora sobre hielo girando atrae sus brazos hacia su cuerpo. Los científicos han medido las velocidades de giro de unas 80 enanas marrones, y varían desde menos de dos horas (incluidas las tres nuevas entradas) hasta decenas de horas.

Con tanta variedad entre las velocidades de las enanas marrones ya medidas, sorprendió a los autores del nuevo estudio que las tres enanas marrones más rápidas jamás encontradas tengan casi exactamente la misma velocidad de giro (aproximadamente una rotación completa por hora) entre sí. Esto no se puede atribuir a que las enanas marrones se hayan formado juntas o estén en la misma etapa de su desarrollo. porque son físicamente diferentes:una es una enana marrón cálida, uno esta frio, y el otro cae entre ellos. Dado que las enanas marrones se enfrían a medida que envejecen, las diferencias de temperatura sugieren que estas enanas marrones tienen diferentes edades.

Los autores no atribuyen esto a una coincidencia. Creen que los miembros del veloz trío han alcanzado un límite de velocidad de giro, más allá del cual una enana marrón podría romperse.

Todos los objetos giratorios generan fuerza centrípeta, que aumenta cuanto más rápido gira el objeto. En un paseo de carnaval esta fuerza puede amenazar con arrojar a los pasajeros de sus asientos; en estrellas y planetas, puede destrozar el objeto. Antes de que un objeto giratorio se rompa, a menudo comenzará a abultarse alrededor de su sección media a medida que se deforma bajo la presión. Los científicos llaman a esto oblación. Saturno, que gira una vez cada 10 horas como Júpiter, tiene una oblación perceptible. Basado en las características conocidas de las enanas marrones, probablemente tengan grados similares de oblación, según los autores del artículo.

Alcanzando el límite de velocidad

Teniendo en cuenta que las enanas marrones tienden a acelerarse a medida que envejecen, ¿Estos objetos exceden regularmente su límite de velocidad de centrifugado y se rompen? En otros objetos cósmicos giratorios, como estrellas, existen mecanismos de frenado naturales que evitan que se autodestruyan. Aún no está claro si existen mecanismos similares en las enanas marrones.

"Sería bastante espectacular encontrar una enana marrón girando tan rápido que lanza su atmósfera al espacio, "dijo Megan Tannock, un doctorado candidato en la Western University de Londres, Ontario, y autor principal del nuevo estudio. "Pero hasta ahora, no hemos encontrado tal cosa. Creo que eso debe significar que algo está frenando a las enanas marrones antes de que lleguen a ese extremo o que no pueden hacerlo tan rápido en primer lugar. El resultado de nuestro papel admite algún tipo de límite en la tasa de rotación, pero aún no estamos seguros de la razón ".

La velocidad máxima de giro de cualquier objeto está determinada no solo por su masa total, sino también por cómo se distribuye esa masa. Es por eso, cuando se trata de velocidades de centrifugado muy rápidas, Comprender la estructura interior de una enana marrón se vuelve cada vez más importante:es probable que el material en el interior se mueva y se deforme de maneras que podrían cambiar la rapidez con que el objeto puede girar. Similar a los planetas gaseosos como Júpiter y Saturno, Las enanas marrones se componen principalmente de hidrógeno y helio.

Pero también son significativamente más densos que la mayoría de los planetas gigantes. Los científicos creen que el hidrógeno en el núcleo de una enana marrón está bajo presiones tan tremendas que comienza a comportarse como un metal en lugar de un gas inerte:tiene electrones conductores que flotan libremente, muy parecido a un conductor de cobre. Eso cambia la forma en que se conduce el calor a través del interior y con velocidades de centrifugado muy rápidas, también puede afectar cómo se distribuye la masa dentro de un objeto astronómico.

"Este estado de hidrógeno, o cualquier gas bajo una presión tan extrema, sigue siendo muy enigmático, "dijo Stanimir Metchev, coautor del artículo y la Cátedra de Investigación de Canadá en Planetas Extrasolares en el Instituto para la Exploración de la Tierra y el Espacio de la Western University. "Es extremadamente difícil reproducir este estado de la materia incluso en los laboratorios de física de alta presión más avanzados".

Los físicos usan observaciones, datos de laboratorio, y matemáticas para crear modelos de cómo deberían verse los interiores de las enanas marrones y cómo deberían comportarse, incluso en condiciones extremas. Pero los modelos actuales muestran que la velocidad máxima de giro de la enana marrón debería ser entre un 50% y un 80% más rápida que el período de rotación de una hora descrito en el nuevo estudio.

"Es posible que estas teorías aún no tengan el panorama completo, ", dijo Metchev." Es posible que esté entrando en juego algún factor no apreciado que no permita que la enana marrón gire más rápido ". Observaciones adicionales y trabajo teórico aún pueden revelar si existe algún mecanismo de frenado que evita que las enanas marrones se autodestruyan y si hay enanas marrones girando aún más rápido en la oscuridad.

Los resultados del equipo aparecerán en una próxima edición de El diario astronómico .