Re: [escepticos] Enanas marrones

["Victor R. Ruiz" <rvr@...>]

On Wed, 14 Apr 1999, Fernando Calvo wrote:

  Hola:

> Pedro Luis Gomez Barrondo escribió: P.Data2: ¿Habría alguien que me
> pudiese comentar algo sobre las Enanas Marrones?

  Esto salió en el Tribuna de Astronomía de diciembre, aunque la noticia
era de junio. Intenté colarlo en Mundo Científico, pero parece que no daba
la talla.

. . .


                CIENTÍFICOS ESPAÑOLES UTILIZAN EL TELESCOPIO
              ESPACIAL HUBBLE EN BUSCA DE PLANETAS EXTRASOLARES

  Los planetas extrasolares están de moda. Gracias al desarrollo de nuevas
tecnologías y telescopios más potentes, la pequeñez de los mundos que
orbitan a otras estrellas ya no seguirá siendo un inconveniente, aunque a
veces es más importante el ingenio que la técnica. Investigadores del
Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) están cerca de conseguir
observarlos por primera vez de forma directa con ayuda del Telescopio
Espacial Hubble.


1. El IAC y los objetos subestelares.

  Ramón y Cajal decía que "a la carreta de la cultura española le falta la
rueda de la ciencia" y es que en el país de grandes escritores y
geniales pintores, la ciencia y la tecnología jamás han tenido gran
tradición. Afortunadamente, aún con presupuestos muy ajustados, algunas
instituciones científicas de España están en la vanguardia mundial.

  El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) es una de esas
instituciones que están a la cabeza, y en el caso que nos ocupa, de la
búsqueda de objetos que no han llegado a convertirse en estrellas. 

  Los objetos celestes que están situados más allá del Sistema Solar y que
son visibles a simple vista, se han formado tras acumular en una región
pequeña unas cantidades importantes de materia, alcanzando una densidad y
temperatura tales que los átomos vencen su repulsión eléctrica y se unen
para formar átomos más grandes. En este mecanismo, conocido como fusión
nuclear, se desprende la luz de las estrellas que vemos en las noches
despejadas. Sin embargo, debe haber una gran cantidad de objetos celestes
que no han podido reunir la suficiente cantidad de materia como para
comenzar la ignición atómica de forma estable. A este tipo de objetos
'subestelares' (por tener una masa inferior a las estrellas) se les
denomina enanas marrones y poseen una masa entre 10 y 80 veces la de
Júpiter.

  La búsqueda de enanas marrones es aún todo un reto. La mayor parte de
la energía radiada por las estrellas maduras se emite en el espectro
visible, es decir, en la franja de la radiación electromagnética detectable
mediante nuestros ojos. Las estrellas también emiten ondas más energéticas
(como el ultravioleta y los rayos x) y menos (infrarrojos). Las enanas
marrones son débiles en el visible, pero relativamente brillantes en el
infrarrojo. Júpiter, por ejemplo, es el planeta más grande del Sistema
Solar y emite más radiación infrarroja que la reflejada del Sol. Sin
embargo, ¿cómo diferenciar entre la imagen de una enana marrón, la de una
estrella vieja y débil o la de una galaxia alejada?

  Rafael Rebolo es Prof. del CSIC y Coordinador de la Investigación del
IAC. En 1994 él, Eduardo Martín y María Zapatero pusieron las vistas en el
cúmulo de las Pléyades. Éstas son visibles en la constelación de Tauro
como una versión reducida, en aspecto, a la Osa Mayor. Aunque a simple
vista sólo se llegan a ver siete estrellas, con un pequeño telescopio se
cuentan hasta 130 y con grandes ópticas se llegan a las 250. Este cúmulo
situado a pocos años luz del Sistema Solar es bastante joven ya que se
formó hace unos 120 millones de años, cuando los dinosaurios aún poblaban
la Tierra. Debido a esta juventud, los investigadores del IAC supusieron
que aún tenía que haber gran cantidad de enanas marrones en la zona.

  En 1995, el equipo de Rebolo publicó un artículo en la prestigiosa
revista científica Nature, anunciando la localización de una posible enana
marrón (Teide Pléyades 1) a partir de imágenes obtenidas por el telescopio
IAC-80 (Observatorio del Teide) y del Isaac Newton (Observatorio del Roque
de los Muchachos). Para confirmar esta hipótesis utilizaron el mayor
telescopio del mundo, el Keck I, en busca de litio. Según habían propuesto
Rafael Rebolo, Eduardo Martín y Antonio Magazzu en 1992, este elemento
debía estar presente en las atmósferas frías de las enanas marrones pero
no así en las atmósferas estelares, donde las temperaturas reinantes
destruyen la mayor parte de dicho elemento. Mediante el espectro de Teide
1, se detectó la presencia indiscutible de litio. Por fín, y por primera
vez en la historia, tres científicos españoles habían cazado una enana
marrón.

  En 1997, el mismo equipo de científicos del IAC publicaron otro trabajo
realizado con un mayor número de imágenes en la que encontraron una nueva
enana marrón, Calar Pléyades 3, de similares características a las de Teide
1. 

  Ya para ese entonces se habían descubierto algunas otras enanas marrones
por parte de la comunidad astronómica internacional. En concreto, T. 
Nakajima (EEUU) y varios colaboradores observaron un débil objeto orbitando
a Gliese 229 en imágenes obtenidas desde el Observatorio del Monte Palomar
y el Telescopio Espacial Hubble. Nakajima restringió su búsqueda a las
estrellas de tipo solar situadas a menos de 50 años luz, esperando
encontrar de esta forma enanas marrones lo suficientemente brillantes. 
Gliese 229 está a 19 años luz de la Tierra y su planeta (Gliese 229B) 
orbita a 44 unidades astronómicas, comparativamente más alejado que Plutón
del Sol.


2. Buscando otros mundos. 

  La búsqueda de planetas, directa o indirectamente, es uno de los Santos
Griales de la astronomía actual. La búsqueda de estas pequeñas burbujas de
gas y roca es uno de los objetivos principales de cualquier institución
astronómica que se precie. 

  Aunque los planetas, también clasificados como objetos subestelares,
deben ser muy abundantes, no radían luz y se limitan a reflejar la de sus
estrellas maternas. Su bajo brillo y su cercanía a las estrellas hacen casi
imposible la toma de imágenes directas a través de los telescopios
instalados en la Tierra. A diferencia de las enanas marrones, los planetas
(por definición) han de formarse alrededor de estrellas. Desde 1995 ya se
han detectado por métodos indirectos varios gigantes planetarios, como el
que orbita a 51 Pegasi, estrella visible a simple vista en la constelación
de Pegaso. 

  El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) tiene un programa para la
búsqueda de planetas extrasolares que viene funcionando desde 1994. En
colaboración con otras instituciones tales como el Instituto SETI o el
Observatorio de París, varios telescopios del IAC han estado midiendo el
brillo de la estrella doble CM Draconis, en la constelación del Dragón. 
Este sistema binario está situado a 55 años luz y posee un periodo de 1,26
días. Para detectar los posibles planetas realizan un seguimiento lo más
continuo posible, midiendo repetidamente su brillo en busca de un cambio
anormal en la luminosidad. Esto indicaría, en teoría, que un planeta
transita por la linea de visión entre la Tierra y CM Dra, mientras que la
diferencia de luminosidad ofrecería información sobre el tamaño del
hipotético planeta.

  Entre 1994 y 1996, la Red de Tránsitos de Planetas Extrasolares (TEP
Network) había detectado seis eventos que podrían ser señales de planetas,
dos de los cuales fueron registrados por telescopios del IAC. Por desgracia
este método no ha ofrecido datos concluyentes para CM Dra, aunque se ha
propuesto la existencia de un planeta con 4,5 masas jovianas.

  Recientemente también se ha puesto en marcha en el IAC otro proyecto de
búsqueda de cuerpos situados en estrellas próximas al Sol. En este caso,
la búsqueda se realizará de forma masiva en cientos de sistemas estelares
intentando detectar aquellos objetos subestelares separados al menos
varios cientos de unidades astronómicas de sus estrellas.


3. El Telescopio Espacial Hubble y el IAC. 

  La limitación en cuanto a resolución que impone nuestra atmósfera, aún
desde los mejores lugares del mundo como La Palma y Chile, ha hecho
necesaria la construcción de un telescopio situado a 600 km de altura. El
Telescopio Espacial Hubble, con 2,5 metros de diámetro, no posee un espejo
excesivamente grande. En teoría, el Gran Telescopio de Canarias (de 10
metros) será capaz de detectar galaxias 16 veces más débiles que el Hubble
a igual tiempo de exposición. Sin embargo, el telescopio espacial cuenta
con una mejor resolución, de 0,005" de arco frente al límite de 0,3" en
tierra. Incomparable.

  El equipo de investigadores responsables del descubrimiento de las enanas
marrones hicieron una propuesta de observación al Instituto Científico del
Telescopio Espacial (STScI), proyecto al que se le ha concedido nada menos
que 12 órbitas de observación. Se trata de tomar imágenes en el infrarrojo
de seis estrellas longevas situadas a menos de 100 años luz para localizar
planetas de 1 a 5 masas jovianas. La cercanía de estas estrellas, así como
su moderado brillo, debería permitir al Telescopio Espacial obtener por vez
primera fotografías de planetas fuera de nuestro Sistema Solar.

· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 
Estrella      Magnitud V       AR              Dec
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 
HD48189          6.2       06h38m00.42s   -61°32'00.8"
HD36705          6.9       05h28m48.78s   -65°26'56.2"
HD36705 (*)      6.9       05h28m44.78s   -65°26'56.2"
SAO91772         8.4       00h12m30.12s   +14°33'49.3"
HD108767B        8.4       12h29m51.02s   -16°31'14.0"
HD167605         8.6       18h09m55.54s   +69°40'48.1"
GJ182           10.05      04h59m34.81s   +01°47'01.5"
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 
Magnitud V: Brillo de la estrella.
AR:         Ascención recta.
Dec:        Declinación.
(*) Nueva estrella.
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 
Tabla 1. Relación de estrellas a observar por el
Telescopio Espacial Hubble a propuesta de Rafael Rebolo
(IAC), María Rosa Zapatero (IAC) y Eduardo Martín
(Universidad de Berkeley, EEUU).


  El Hubble ya ha comenzado a realizar las observaciones, utilizando la
cámara NICMOS con un coronógrafo que oculta la luz de la estrella y así no
satura la zona de la imagen donde aparecerían los posibles planetas.
Debido al brillo de las estrellas y la sensibilidad de la cámara digital,
las exposiciones individuales son muy breves (entre 0,23 y 0,33 segundos)
pero al final se integra una serie hasta totalizar entre 4 y 11 minutos.

  ¿Cómo asegurar que se ha capturado un planeta? Recordemos el problema de
las estrellas o galaxias de fondo. El Hubble realizará dos visitas a cada
estrella, con al menos tres meses de diferencia. En este lapsus, el
movimiento de los planetas serían apreciables y descartarían las estrellas
de fondo. Además, una serie de filtros ayudarán a conocer el origen estelar
o subestelar de los cuerpos capturados.


4. Esperando resultados. 

  Cuantificar de antemano la posibilidad de detectar un planeta mediante el
Hubble es un poco aventurado. En principio, cuantas más estrellas se
observen, mayor probabilidad. Se calcula que alrededor de 1 de cada 6
estrellas poseen sistemas planetarios, y el proyecto consta de 7. Aunque el
objetivo es obtener la imagen de un planeta relativamente pequeño, es
probable que por el camino se hallen enanas marrones o gigantes planetarios
como los descubiertos indirectamente hasta la fecha.

  Todavía se tardará algún tiempo en obtener todas las imágenes del Hubble
y aún más en reducirlas e interpretarlas. De cualquier modo, no dudamos que
el trabajo que se presentará posteriormente a la comunidad astrofísica por
parte de los tres astrofísicos españoles, tanto con detección positiva como
negativa, será de gran ayuda para posteriores investigaciones.


5. Futuro esperanzador. 

  La búsqueda de planetas extrasolares desde Tierra se verá impulsada
cuando los primeros interferómetros ópticos comiencen a funcionar de forma
regular. Esta tecnología, aún incipiente, combina mediante técnicas láser
las imágenes de dos telescopios separados por varios metros. Así, se
obtiene una imagen con resolución de un telescopio virtual tan grande como
estén separados los reales. Por ejemplo, un par de telescopios separados
30 metros entre sí, serán capaces, mediante interferometría, de ver
objetos separados tan solo 0,004" (segundos de arco), cuando la resolución
práctica en los mejores observatorios del mundo ronda los 0,3". Es de
esperar que entrados en el próximo milenio la interferometría dispare la
cantidad de objetos subestelares descubiertos, al no ser la proximidad de
los planetas a sus estrellas un problema insalvable. En este sentido la
ESA ya ha apostado fuerte con el telescopio espacial Darwin.

  Los científicos españoles del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)
demuestran constantemente estar entre los primeros a nivel mundial y es
algo que debemos valorar. En EEUU existe un gran presupuesto para la
investigación de vanguardia, además de una gran tradición astronómica, tal
como muestran sus múltiples y grandes observatorios. Por contra, en España
hasta hace poco no han existido grandes superficies dedicadas a la
observación del cielo. Por tanto, la formación de personal científico en
nuestro país era harto difícil. Gracias a la instalación de telescopios en
Canarias y Andalucía, la mayor parte extranjeros, ha permitido que el
Univero no nos quede tan lejos.

  El Gran Telescopio de Canarias (GTC), el que será el más grande del
mundo, hará posible que toda una generación de astrofísicos españoles sigan
en lo más alto de la astronomía, descubriendo, posiblemente, muchos otros
planetas lejanos. 

  ¿No espera con ansiedad el titular "astrónomos españoles fotografían por
primera vez un primer planeta extrasolar"?


6. Agradecimientos.

  El autor agradece la colaboración de Rafael Rebolo por sus comentarios e
información sobre los proyectos que actualmente lleva cabo en el Instituto
de Astrofísica de Canarias (IAC).


7. Referencias.

  - C. del Puerto, ¡Marrón no es un color! 1996, Universo, 13.
  - H.J. Deeg, E. Martín, J. Schneider, M. Chevreton, L.R. Doyle, J.M.
Jenkins, E. Palaiologou, W.B. Lee, The TEP Network - a search for transits
of extrasolar planets: Observations of CM Draconis in 1994.
  - J. Schneider, Extrasolar Planets Catalog, 1996-98, Observatoire de
Paris.
  - M.A. Seeds, Curso de astronomía general, 1984, Ed. Omega.
  - M.R. Zapatero, R. Rebolo, E.L. Martín, Las primeras enanas marrones,
1996, Tribuna de Astronomía, 132.
  - M.R. Zapatero, R. Rebolo, E.L. Martín, Brown Dwarfs in the Pleiades
cluster: a CCD-based R, I survey, 1997, Astronomy and Astrophysics, 317.
  - M.R. Zapatero, R. Rebolo, E.L. Martín, A Search for Giant Planets Around
Very Young Nearby Late-type Dwarfs, 1997, Proposal for Hubble Space
Telescope Observations.
  - P.D. Pazos, Planetas en otros soles, 1996, Tribuna de Astronomía, 132.
  - P.I. Bakulin, E.V. Kononovich, V.I. Moroz, 1992, Curso de Astronomía
General. Ed. Mir Rubiños-1860.

  Saludos,

Víctor R. Ruiz
rvr en idecnet.com