Estrellas binarias enanas ultrafrías baten récords

Astrofísicos de las universidades de Northwestern y California en San Diego han descubierto el sistema binario enano ultrafrío más estrecho jamás observado.

Las dos estrellas están tan cerca que tardan menos de un día terrestre en girar una alrededor de la otra, es decir, el "año" de cada estrella dura sólo 20,5 horas.

El sistema recién descubierto, denominado LP 413-53AB, está compuesto por un par de enanas ultrafrías, una clase de estrellas de muy baja masa que son tan frías que emiten su luz principalmente en el infrarrojo, lo que las hace completamente invisibles para el ojo humano. No obstante, son uno de los tipos de estrellas más comunes del universo.

Hasta ahora, los astrónomos sólo habían detectado tres sistemas binarios enanos ultrafríos de periodo corto, todos ellos relativamente jóvenes (hasta 40 millones de años). Se calcula que LP 413-53AB tiene miles de millones de años --una edad similar a la de nuestro Sol--, pero su período orbital es al menos tres veces más corto que el de todas las binarias enanas ultrafrías descubiertas hasta ahora.

"Es emocionante descubrir un sistema tan extremo --afirma en un comunicado Chih-Chun "Dino" Hsu, astrofísico de Northwestern que dirigió el estudio--. En principio, sabíamos que estos sistemas deberían existir, pero aún no se había identificado ninguno".

Hsu, investigador postdoctoral en física y astronomía en el Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern y miembro del Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) de la Northwestern, ha presentado esta investigación en la 241ª Reunión de la Sociedad Astronómica Americana. Comenzó este estudio cuando era estudiante de doctorado en la Universidad de California en San Diego, donde fue asesorado por el profesor Adam Burgasser.

El equipo descubrió por primera vez el extraño sistema binario mientras exploraba datos de archivo. Hsu desarrolló un algoritmo capaz de modelizar una estrella a partir de sus datos espectrales. Analizando el espectro de la luz emitida por una estrella, los astrofísicos pueden determinar su composición química, temperatura, gravedad y rotación. Este análisis también muestra el movimiento de la estrella a medida que se acerca y aleja del observador, lo que se conoce como velocidad radial.

Al examinar los datos espectrales de LP 413-53AB, Hsu observó algo extraño. Las primeras observaciones captaron el sistema cuando las estrellas estaban aproximadamente alineadas y sus líneas espectrales se superponían, lo que llevó a Hsu a creer que se trataba de una sola estrella.

Pero a medida que las estrellas se movían en su órbita, las líneas espectrales se desplazaban en direcciones opuestas, dividiéndose en pares en los datos espectrales posteriores. Hsu se dio cuenta de que en realidad se trataba de dos estrellas encerradas en una binaria increíblemente estrecha.

Utilizando los potentes telescopios del Observatorio W.M. Keck, Hsu decidió observar el fenómeno por sí mismo. El pasado 13 de marzo, el equipo orientó los telescopios hacia la constelación de Tauro, donde se encuentra el sistema binario, y lo observó durante dos horas. A continuación, realizaron más observaciones en julio, octubre y diciembre.

"Cuando hacíamos esta medición, podíamos ver cómo cambiaban las cosas en un par de minutos de observación --explica Burgasser--. La mayoría de las binarias que seguimos tienen períodos orbitales de años. Así que se obtiene una medición cada pocos meses. Después de un tiempo, se puede recomponer el rompecabezas. Con este sistema, pudimos ver cómo se separaban las líneas espectrales en tiempo real. Es asombroso ver cómo ocurre algo en el universo a una escala de tiempo humana".

Las observaciones confirmaron lo que predecía el modelo de Hsu. La distancia entre las dos estrellas es aproximadamente el 1% de la distancia entre la Tierra y el Sol. "Esto es notable, porque cuando eran jóvenes, algo así como 1 millón de años, estas estrellas habrían estado una encima de la otra", destaca Burgasser.

El equipo especula con la posibilidad de que las estrellas migraran la una hacia la otra a medida que evolucionaban o que se unieran tras la eyección de un tercer miembro estelar, ahora perdido. Se necesitan más observaciones para poner a prueba estas ideas.

Hsu añade que, estudiando sistemas estelares similares, los investigadores pueden aprender más sobre planetas potencialmente habitables más allá de la Tierra.

Las enanas ultrafrías son mucho más débiles y tenues que el Sol, por lo que cualquier mundo con agua líquida en su superficie --un ingrediente crucial para formar y mantener la vida-- tendría que estar mucho más cerca de la estrella. Sin embargo, en el caso de LP 413-53AB, la distancia de la zona habitable resulta ser la misma que la órbita estelar, lo que hace imposible la formación de planetas habitables en este sistema.

"Estas enanas ultrafrías son vecinas de nuestro Sol --señala Hsu--. Para identificar huéspedes potencialmente habitables, es útil empezar por nuestros vecinos cercanos. Pero si las binarias cercanas son comunes entre las enanas ultrafrías, puede que haya pocos mundos habitables que encontrar".

Para explorar a fondo estos escenarios, Hsu, Burgasser y sus colaboradores esperan localizar más sistemas binarios enanos ultrafríos para crear una muestra completa de datos. Los nuevos datos de observación podrían ayudar a reforzar los modelos teóricos de formación y evolución de estrellas binarias. Hasta ahora, sin embargo, encontrar estrellas binarias ultrafrías ha sido una hazaña poco frecuente.

"Estos sistemas son raros --asegura Chris Theissen, coautor del estudio y Chancellor's Postdoctoral Fellow de la Universidad de California en San Diego--, pero no sabemos si son raros porque raramente existen o porque simplemente no los encontramos. Es una pregunta abierta. Ahora tenemos un dato sobre el que podemos empezar a construir. Estos datos llevaban mucho tiempo en el archivo. La herramienta de Dino nos permitirá buscar más binarias como ésta", concluye.