El año pasado, utilizando el Telescopio Espacial James Webb (JWST), los astrónomos hicieron el sorprendente descubrimiento de algunos objetos de masa planetaria flotando libremente en la Nebulosa de Orión, poniendo en duda sus ideas sobre la formación de planetas y estrellas. Y ahora, una nueva investigación ha profundizado aún más el misterio en torno a los llamados objetos binarios de masa de Júpiter, o JuMBO.
Los JuMBO no son estrellas, pero tampoco son realmente planetas. Mark McCaughrean, asesor científico principal de la Agencia Espacial Europea (ESA), y sus colegas localizaron inicialmente los objetos en la Nebulosa de Orión. Esta nebulosa es una región de nacimiento de estrellas, también conocida como Messier 45, y se encuentra aproximadamente a 1.350 años luz de la Tierra.
Sobre la base de esta observación, un equipo de investigadores utilizó datos recopilados por el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) en el Observatorio Nacional de Radioastronomía de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. para estudiar las señales de radio de algunos de estos JuMBO. Sin embargo, a pesar de que McCaughrean y sus colegas encontraron 40 pares de JuMBO, sólo un par de estos extraños objetos emitía ondas de radio.
«Ya es difícil explicar los JuMBO con modelos de formación de estrellas y planetas, y ahora tenemos esta fuerte emisión de radio y no está claro qué la produce», Luis F. Rodríguez, miembro del equipo y profesor de la Universidad Nacional Autónoma. Universidad de México, dijo a Space.com.
La señal de radio se vio procedente de ambos componentes del «JuMBO 24». Ambos componentes parecen tener aproximadamente 11 veces la masa de Júpiter, lo que los convierte en los más grandes de su tipo observados por JWST, y los demás tienen masas entre 3 y 8 veces las del planeta más masivo del sistema solar.
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La señal era significativamente más fuerte que las señales de radio asociadas con objetos similares a los JuMBO, también conocidos como enanas marrones. Las enanas marrones son objetos que nacen de la misma manera que las estrellas, pero no logran reunir suficiente masa para desencadenar la fusión de hidrógeno en helio en sus núcleos como lo hace una estrella estándar. Este fracaso a la hora de reiniciar el proceso que define a una estrella en su secuencia principal ha llevado a que las enanas marrones, con masas entre 13 y 75 veces la masa de Júpiter, reciban el desafortunado sobrenombre de «estrellas fallidas».
«Con las estrellas normales y las enanas marrones, existen mecanismos que explican las emisiones de radio. Para los JuMBO, no tenemos ningún mecanismo para explicar esta emisión de radio tan fuerte», dijo Rodríguez.
Sin estrellas ni planetas
Los JuMBO son cuerpos calientes, gaseosos y relativamente pequeños que existen en pares, una combinación que desafía las observaciones comunes de estrellas binarias. Normalmente, los científicos piensan que sólo las estrellas más masivas prefieren la vida en pares binarios; cuanto más pequeño es un cuerpo estelar, es menos probable que forme una asociación binaria.
Las estrellas binarias nacen cuando áreas que son demasiado densas en un disco de gas y fragmentos de polvo colapsan y acumulan masa, formando estrellas gemelas. Alrededor del 75% de las estrellas masivas existen en sistemas binarios, y este porcentaje cae al 50% para las estrellas del tamaño del Sol y al 25% para las estrellas más pequeñas. La posibilidad de encontrar enanas marrones en sistemas binarios es cerca de cero. Esto significa que las JuMBO, que están por debajo del límite de masa de una enana marrón, no deberían existir realmente en forma binaria si realmente se formaron como estrellas.
Pero si los JuMBO se forman como estrellas, el gran número de ellos descubiertos en Orión sugeriría que la frecuencia binaria de los cuerpos estelares por alguna razón «salta» a masas más bajas que las de las enanas marrones. Esto es algo que aún no se puede explicar en los modelos de formación estelar.
Entonces, si estos objetos de masa planetaria no pueden formarse según los modelos actuales de formación estelar, ¿seguramente nacen como planetas? Bueno, tal vez, pero los emparejamientos JuMBO son igualmente difíciles de explicar si se crean como planetas, que se forman a partir de materia sobrante en los mismos discos de gas y polvo que dieron origen a sus estrellas madre.
Se sabe que algunos planetas son expulsados alrededor de su estrella anfitriona como resultado de efectos gravitacionales internos o externos, como encuentros con otros sistemas estelares. A partir de ahí, estos mundos se convierten en «planetas rebeldes» y deambulan por el cosmos sin una estrella madre, del mismo modo que los JuMBO de Orión parecen huérfanos. Sin embargo, el proceso que crea estos planetas huérfanos es tan violento que debería separar todos los pares de planetas unidos gravitacionalmente.
El mecanismo de eyección no puede explicar por qué los planetas similares a Júpiter habrían sido expulsados juntos. Esto significa que el camino de la evolución planetaria puede explicar cómo surgieron los JuMBO, pero no por qué siempre tienen sus socios binarios. Aunque algo así puede suceder en algunas ocasiones, no hay sólo una o dos parejas JuMBO en Orión. Hay 42 de ellos.
Es probable que estos JuMBO no sean el resultado de un único evento de eyección anormal.
Los JuMBO en Orión se vuelven aún más difíciles de explicar si se considera el hecho de que algunos de los binarios en los que residen están extremadamente espaciados. Algunos JuMBO incluso parecen estar separados por una distancia de hasta 300 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Otros están tan separados como el ancho de todo el sistema solar, lo que significa que están muy débilmente ligados gravitacionalmente.
Las señales de radio JuMBO24 no significan vida
Rodríguez y sus colegas estaban familiarizados con Orión, ya que previamente habían estudiado la nebulosa con el VLA. Entonces, cuando JuMBOS apareció en los datos infrarrojos del JWST, decidieron continuar examinando los datos de archivo de observaciones de ondas de radio para buscar ondas de radio equivalentes a estas detecciones.
«Dijimos: ‘Oye, veamos si alguno de los JuMBO ya ha sido detectado’. Tomamos los datos del archivo VLA y los calibramos, encontrando JuMBO 24 en las tres ‘épocas’ de datos», dijo Rodríguez. «Detectamos emisiones de ondas de radio del binario JuMBO más masivo, pero no está claro por qué los demás no fueron detectados en las ondas de radio».
Explicó que el equipo cree que los otros JuMBO también podrían emitir ondas de radio porque sus componentes son más pequeños que los dos objetos de 11 masas de Júpiter en el binario JuMBO 24.
«Le estamos pidiendo tiempo al VLA para crear imágenes más profundas con la esperanza de encontrar algunas más, y eso nos dará una mejor comprensión del proceso que crea las ondas de radio de los JuMBO», dijo Rodríguez.
Estas observaciones más profundas también podrían revelar la velocidad de los JuMBO en el cielo en relación con la Nebulosa de Orión. Rodríguez explicó que si los JuMBO se mueven rápidamente, eso sugeriría que se formaron como planetas alrededor de estrellas y fueron expulsados de esos sistemas. Por otro lado, señaló que si estos curiosos cuerpos celestes son casi estacionarios en relación con Orión, eso implicaría que están creados a partir de enormes nubes de gas y polvo que colapsan como estrellas.
Cualquiera de las dos explicaciones provocaría un replanteamiento de cómo se forman y evolucionan las estrellas y los planetas en sus respectivos sistemas.
Las señales de radio también pueden ser indicativas de vida inteligente en la Tierra, pero Rodríguez rápidamente pone fin a las especulaciones de que este sería el caso de JuMBO 24.
«No se espera vida en objetos similares a Júpiter sin una superficie sólida, y los JuMBO serían bastante interesantes ya que no tienen ninguna estrella asociada a ellos», dijo. «Si los JuMBO tuvieran lunas, se podría especular que podría existir vida en un océano subterráneo, como se sospecha en Europa, Ganímedes y Encelado. Sin embargo, los objetos de Orión son jóvenes, sólo tienen unos pocos millones de años. [compared to our 4.6 billion-year-old solar system]lo que significa que probablemente no ha habido tiempo suficiente para que aparezca vida en estas lunas, si es que existen. »
Rodríguez añadió que, en el improbable caso de que estos objetos o las lunas que los rodean pudieran albergar vida, los investigadores que persiguen organismos extraterrestres en JuMBO 24 también deberían explicar por qué las emisiones de radio provienen de ambos componentes de este extraño binario, y no solo de uno.
Entonces, si bien los JuMBO pueden ser el descubrimiento astronómico de la década de 2020 y son objetivos fascinantes para los científicos que desean comprender mejor cómo se forman las estrellas y los planetas, pueden no ser grandes objetivos para los científicos que estudian la posibilidad de vida fuera del sistema solar.
La investigación del equipo fue publicada en enero en la Cartas de revistas astrofísicas.
