Científicos ciudadanos ayudan a crear un mapa 3D del vecindario cósmico.
¿Nuestro sistema solar está ubicado en un vecindario típico de la Vía Láctea? Los científicos se han acercado a responder esta pregunta gracias al proyecto Backyard Worlds: Planet 9, financiado por la NASA, una colaboración de “ciencia ciudadana” entre científicos profesionales y miembros del público.
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| Los científicos ciudadanos y los astrónomos profesionales colaboraron para encontrar enanas marrones en las cercanías de nuestro sistema solar. Esta imagen muestra a la Tierra rodeada por las enanas marrones más cercanas, mostradas en rojo, contra el telón de fondo de las constelaciones circundantes. Créditos: NASA / Jacqueline Faherty (Museo Americano de Historia Natural) / OpenSpace |
Los científicos aprovecharon la red mundial de 150.000 voluntarios que utilizan Backyard Worlds: Planet 9 para encontrar nuevos ejemplos de enanas marrones. Estos objetos son bolas de gas que no son lo suficientemente pesadas para ser estrellas, ya que no pueden alimentarse mediante la fusión nuclear como lo hacen las estrellas. Y aunque "marrón" está en el nombre, aparecerían magenta o rojo anaranjado si una persona pudiera verlos de cerca. Al hacer un mapa completo de estos objetos, los científicos podrían descubrir si diferentes tipos de enanas marrones están distribuidos uniformemente en las cercanías de nuestro sistema solar.
Los telescopios pueden detectar las enanas marrones porque emiten calor, en forma de luz infrarroja, que queda de su formación. La luz infrarroja es invisible para los ojos humanos, pero puede revelar detalles tentadores sobre las enanas marrones y otros objetos en todo el universo.
El resultado del nuevo esfuerzo de ciencia ciudadana es el mapa más completo hasta la fecha de las enanas L, T e Y en las cercanías del sistema solar. Estas variedades de enanas marrones pueden tener temperaturas de hasta miles de grados Fahrenheit, pero las enanas Y, que son las más frías, pueden tener temperaturas bajo cero y nubes hechas de agua.
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| Un trío de enanas marrones. La concepción de este artista ilustra cómo podrían verse las enanas marrones de diferentes tipos para un hipotético viajero interestelar que ha volado una nave espacial a cada una. Las enanas marrones son como estrellas, pero no son lo suficientemente masivas para fusionar átomos de manera constante y brillar con la luz de las estrellas, como lo hace nuestro sol. A la izquierda hay una enana L, en el medio hay una enana T y a la derecha una enana Y. Los objetos son progresivamente más fríos en temperaturas atmosféricas a medida que se mueve de izquierda a derecha. Las enanas Y son la clase más nueva y más fría de enanas marrones y fueron descubiertas por el Wide-field Infrared Survey Explorer de la NASA, o WISE. WISE pudo detectar estas enanas Y por primera vez porque examinó profundamente todo el cielo en las longitudes de onda infrarrojas a las que estos cuerpos emiten la mayor parte de su luz. La enana L se ve como un orbe rojo tenue al ojo. La enana T es aún más tenue y aparece con un tono rojizo o magenta más oscuro. La enana Y es aún más tenue. Debido a que los astrónomos aún no han detectado enanas Y en las longitudes de onda visibles que vemos con nuestros ojos, la elección de un tono púrpura se realiza principalmente por razones artísticas. La enana Y también se ilustra como un reflejo de una leve cantidad de luz estelar visible desde el espacio interestelar. En esta representación, la nave espacial del viajero está a la misma distancia de cada objeto. Esto ilustra una propiedad inusual de las enanas marrones: que todas tienen las mismas dimensiones, aproximadamente el tamaño del planeta Júpiter, independientemente de su masa. Esta disparidad de masa puede ser tan grande como quince veces o más cuando se compara una enana L con una Y, a pesar de que ambos objetos tienen el mismo radio. Las tres enanas marrones también tienen temperaturas atmosféricas muy diferentes. Una enana L típica tiene una temperatura de 2.600 grados Fahrenheit (1.400 grados Celsius). Una enana T típica tiene una temperatura de 1.700 grados Fahrenheit (900 grados Celsius). La enana Y más fría identificada hasta ahora por WISE tiene una temperatura de menos de aproximadamente 80 grados Fahrenheit (25 grados Celsius). Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech. |
Por supuesto, la idea que tiene un astrónomo de un vecindario es diferente en el espacio que en la Tierra. El mapa abarca un radio de 65 años luz, o alrededor de 400 billones de millas, con "vecinos cercanos" que habitan el espacio dentro de unos 35 años luz, o 200 billones de millas.
Desde 2017, los científicos ciudadanos han estado buscando candidatos para la enana marrón como parte de Backyard Worlds, utilizando datos del satélite Explorador de infrarrojos de campo amplio de objetos cercanos a la Tierra (NEOWISE) de la NASA junto con observaciones de todo el cielo recopiladas entre 2010 y 2011 bajo su anterior apodo, WISE. El equipo de Backyard Worlds también colaboró con el programa Summer Research Connection de Caltech para involucrar a los estudiantes de secundaria en la búsqueda de enanas marrones. Tanto los voluntarios de todo el mundo como los estudiantes de secundaria en el área de Pasadena, California, figuran como coautores del estudio, que se presentó en la 237ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense.
Si bien las enanas marrones tienen entre millones y miles de millones de años, este equipo de científicos profesionales y ciudadanos tuvo un plazo mucho más corto para encontrarlas. Sabían que el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA era el único observatorio operativo que podía confirmar las distancias y posiciones de las enanas marrones que les interesaban, y Spitzer estaba programado para retirarse en enero de 2020. Fue una carrera frenética encontrar tantas enanas marrones como pudieron para que Spitzer pudiera revelar sus ubicaciones con mayor precisión.
Afortunadamente, los científicos ciudadanos ayudaron a salvar el día: descubrieron docenas de nuevas enanas marrones.
"Sin los científicos ciudadanos, no podríamos haber creado una muestra tan completa en tan poco tiempo", dijo J. Davy Kirkpatrick, científico de Caltech / IPAC en Pasadena y autor principal del estudio. "Tener el poder de miles de ojos inquisitivos sobre los datos nos permitió encontrar candidatos de enana marrón mucho más rápido".
Luego, astrónomos profesionales utilizaron Spitzer para observar 361 enanas marrones locales de los tipos L, T e Y, y las combinaron con descubrimientos anteriores para hacer un mapa 3D de 525 enanas marrones. Además de los descubrimientos de la ciencia ciudadana, los científicos utilizaron CatWise, un catálogo de objetos de WISE y NEOWISE financiado por la NASA, para completar su censo.
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| Telescopio espacial Spitzer (ilustración). En la representación de este artista del telescopio espacial Spitzer de la NASA en el espacio, el fondo se muestra con luz infrarroja. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en Pasadena, California, administra la misión del Telescopio Espacial Spitzer para la Dirección de la Misión Científica de la NASA, Washington. Las operaciones científicas se llevan a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en el Instituto de Tecnología de California, también en Pasadena. Caltech gestiona JPL para la NASA. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech. |
Y hay una sorpresa: uno de los vecinos de nuestro sistema solar, la enana Y más fría conocida de la galaxia, con temperaturas probablemente por debajo del punto de congelación, representa un residente poco común en el vecindario cósmico. Los astrónomos habrían esperado encontrar muchos más en las cercanías. Pero esto puede deberse a que los telescopios actuales no son lo suficientemente sensibles para encontrarlos, ya que estos objetos son muy débiles.
Como ha encontrado una investigación anterior, de los siete objetos más cercanos a nuestro sistema solar, tres son tipos raros de enanas marrones. El resto son estrellas normales: enanas rojas Proxima Centauri y Barnard's Star, y estrellas similares al Sol Alpha Centauri A y B.
"Si pusiera el Sol en un lugar aleatorio dentro de nuestro mapa 3D y preguntara: 'Típicamente, ¿cómo son sus vecinos?' Descubrimos que se verían muy diferentes de lo que son nuestros vecinos reales", dijo Aaron Meisner, científico asistente del NOIRLab de la National Science Foundation y coautor del estudio.
Esta visualización de video muestra el mapa tridimensional recientemente publicado de enanas marrones (que aparecen como puntos rojos) que se han descubierto a 65 años luz del Sol. El comienzo del video muestra la ubicación de la Tierra en el centro de la vista, luego se acerca al espacio interestelar, mostrando la distribución espacial de las enanas marrones de múltiples formas antes de regresar al sistema solar y la Tierra al final. Créditos: NASA / Jacqueline Faherty (Museo Americano de Historia Natural) / OpenSpace.Entonces, ¿se encuentra el Sol en un vecindario cósmico inusualmente diverso, o es solo que las enanas Y cercanas son más fáciles de detectar? Los astrónomos deberán investigar más para averiguarlo.
Algunas de estas enanas L, T e Y tienen masas y temperaturas similares a los exoplanetas, planetas más allá de nuestro sistema solar. Obtener detalles sobre planetas distantes puede ser un desafío porque si orbitan otras estrellas, la luz de las estrellas es mucho más brillante que el planeta. Dado que las enanas marrones en este estudio no orbitan las estrellas, un telescopio no tiene que restar la luz de las estrellas para mirarlas. Esto convierte a las enanas marrones en un nuevo tipo de laboratorio para comprender los exoplanetas.
Los científicos aprenderán aún más sobre las enanas marrones con el próximo telescopio espacial James Webb de la NASA, que examinará estos misteriosos objetos en detalle en luz infrarroja. La próxima misión SPHEREx de la NASA, que será un estudio infrarrojo de todo el cielo, también presenta nuevas oportunidades para caracterizar más enanas marrones.
El proyecto Backyard Worlds: Planet 9 está en curso y está abierto a todo el mundo que quiera unirse a la búsqueda para encontrar más objetos misteriosos en los datos de la nave espacial. Además de un total de unas 3.000 enanas marrones, los voluntarios han ayudado a encontrar la enana blanca más antigua y fría rodeada por un disco de escombros.
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| Concepción artística de una enana marrón, que presenta la atmósfera nublada de un planeta y la luz residual de una casi estrella. Créditos: NASA / ESA / JPL |
“Disfruto de este proyecto porque los objetos que enviamos a los investigadores pueden ser observados con un gran telescopio”, dijo Melina Thévenot, una científica ciudadana de Alemania que figura como coautora del nuevo estudio. "Creo que los voluntarios realmente podemos ver los frutos de nuestros esfuerzos con este proyecto y las publicaciones del equipo científico".
Consulte Backyard Worlds: Planet 9 en backyardworlds.org y más proyectos de ciencia ciudadana de la NASA en science.nasa.gov/citizenscience.
Contacto con los medios.
Elizabeth Landau
Sede, Washington
Última actualización: 13 de enero de 2021, enlace publicación.
Montaje: Tricia Talbert
