Título: Strong Near-Infrared Spectral Variability of the Young Cloudy L Dwarf Companion VHS J1256–1257 b
Nota: el mismo día se publicó este otro artículo complementario: Spectral Variability of VHS J1256-1257 b from 1 to 5 μm
Autores: Brendan P. Bowler, Yifan Zhou, Caroline V. Morley, Tiffany Kataria, Marta L. Bryan, Björn Benneke y Konstantin Batygin.
Institución del primer autor: Department of Astronomy, The University of Texas, Austin, TX, USA
Estado: Acceptado en ApJ Letters, acceso abierto en arXiv
Estrellas fallidas
Las enanas marrones, llamadas coloquialmente estrellas fallidas, son esos objetos astronómicos a medio camino entre planeta gigante y estrella. No generan energía quemando hidrógeno, como en el caso de las estrellas, pero sí son capaces de quemar deuterio cuando son jóvenes, y las más masivas incluso también litio y tritio. Sin embargo, estas reacciones no impiden que las enanas marrones se vayan enfriando y contrayendo con el tiempo. Esto provoca el curioso caso de que estos objetos puedan cambiar su tipo espectral a lo largo de su vida: cuando son jóvenes y calientes muchas se clasifican con tipo M tardío, lo que a veces las confunde con estrellas, pero con el tiempo, al enfriarse, su espectro también cambia, y pasan a ser de tipo L, luego T y, finalmente, tipo Y. Estas tres últimas letras tuvieron que ser añadidas a la famosa secuencia de tipos espectrales O – B – A – F – G – K – M tras el descubrimiento de estos objetos.
Cambios de brillo
En este artículo se presenta un estudio sobre los cambios en el brillo de tres enanas marrones distintas. Para las observaciones se empleó el telescopio espacial Hubble, en concreto una cámara infrarroja con un grisma que permite la división de la luz en sus longitudes de onda características. Se tomaron espectros de estos objetos de forma intermitente durante unas 8 horas, espaciadas en unas 6 órbitas del telescopio en torno a la Tierra.
Dos de estas enanas marrones no presentaron cambios apreciables de brillo. Sin embargo, la tercera, denominada VHS J125601.92-125723.9 b, mostró una variación muy grande, de más del 20%. Esto fue sorprendente por ser la segunda enana marrón con mayor variabilidad encontrada hasta ahora, sólo superada por otra enana marrón llamada 2MASS J21392676+0220226 (sí, los nombrecitos se las traen).
Esta enana marrón, de tipo espectral L7 y temperatura superficial en torno a 900 grados Kelvin, llama la atención a los astrónomos porque además pertenece a un sistema triple cercano: orbita otras dos enanas marrones jóvenes a una gran distancia de ellas. La edad del sistema está entre unos 150 y unos 300 millones de años, y la distancia del sistema a la Tierra es de aproximadamente 40 años luz.
En la Figura 1 puedes ver estos cambios de brillo con el tiempo, y los cambios también en el espectro de la enana marrón. Puede verse que la variabilidad no es la misma en todas las longitudes de onda: por ejemplo, el espectro tomado en cada órbita del Hubble no cambia mucho en torno a la banda de absorción de agua que vemos a una longitud de onda de ~1.4 μm.
Este cambio en el brillo durante las 8 horas de observación parecía estar modulado por una función seno, como en el caso de otras enanas marrones variables que se han observado en los últimos años. Con esa premisa, se ajustó una función de este tipo a las observaciones (ver Figura 2), y con esto se estimó que el período de rotación de la enana marrón era de entre 21 y 24 horas (¡como un día en la Tierra!). Esto también es algo sorprendente, ya que por lo general las enanas marrones rotan más rápido, con períodos que van desde 3 horas hasta unas 20 horas más o menos.
Nubes cambiantes
Pero, ¿cuál puede ser la causa de estas variaciones?
Hoy sabemos que la mayoría de las enanas marrones cambian su brillo en el infrarrojo de manera apreciable, especialmente las de tipo L y T. Se piensa que esto se debe a que tienen una estructura como la de Júpiter o Saturno, con bandas de nubes a distintas alturas y temperaturas que tienen opacidades distintas, esto es, absorben más o menos luz. Esta estructura irregular produce puntos más calientes y más fríos en la atmósfera, como la famosa tormenta en forma de mancha roja de Júpiter. Estas diferencias de temperaturas, junto con la rotación de la enana marrón, provoca cambios de brillo periódicos.
Algo así es lo que ocurriría en este caso. Los autores usaron un modelo atmosférico para intentar explicar los cambios de brillo de VHS J125601.92-125723.9 b. Variando las opacidades de las nubes del modelo pudieron reproducir los cambios en el espectro observados, lo que implicó que agregados de nubes irregulares son capaces de causar esta variabilidad.
Como explicación a que esta variabilidad sea tan grande, los autores especularon que estas nubes podrían estar a mayor altura o tener más polvo de lo normal en comparación con otras enanas marrones del mismo tipo estudiadas. Sin embargo, esto no está claro del todo, y futuras observaciones en más detalle de esta enana marrón, junto con modelos atmosféricos más detallados, nos permitirán comprender mejor las atmósferas de estos fascinantes objetos.