SPHEREx obtiene los espectros infrarrojos de 33 enanas marrones cercanas y los modelos teóricos no los reproducen

Un equipo liderado por Zafar Rustamkulov, del Instituto Tecnológico de California (Caltech) y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA (JPL), ha publicado en The Astrophysical Journal Letters los primeros resultados de SPHEREx sobre enanas marrones: espectros de 33 objetos subestelares situados entre 7 y 100 años luz de la Tierra, obtenidos entre 0,75 y 5 micrómetros a través de los 102 canales espectrales continuos del telescopio. Ninguno de los cinco modelos teóricos de atmósferas comparados reprodujo los datos correctamente.

SPHEREx cubre el 80 % de la energía infrarroja de las enanas marrones en 102 canales

Las enanas marrones ocupan el espacio entre los planetas gaseosos gigantes y las estrellas de menor masa. Son demasiado grandes para clasificarse como planetas convencionales, pero no alcanzaron la masa suficiente para iniciar la fusión nuclear. No emiten luz propia como una estrella, aunque sí dejan escapar calor desde su interior: al atravesar las capas superiores de la atmósfera, esa radiación es absorbida a longitudes de onda específicas por moléculas como el metano, el vapor de agua o el monóxido de carbono. Esa señal permite aplicar espectroscopía.

Hasta ahora, los telescopios de cartografiado como 2MASS y WISE utilizaban filtros de banda ancha con resolución insuficiente para distinguir las características espectrales individuales. SPHEREx, que entró en servicio en mayo de 2025, mapea el cielo completo en 102 canales espectrales continuos entre 0,75 y 5 micrómetros, un rango que abarca el 80 % de la energía calorífica emitida por las enanas marrones en forma de luz infrarroja.

Con esos datos, el equipo de Rustamkulov construyó una secuencia de 33 enanas marrones cercanas que representan las tres clases espectrales más frías de estos objetos: las enanas L, con temperaturas en torno a 2.200 °C; las enanas T, entre 700 y 1.000 °C; y las enanas Y, que pueden descender hasta –20 °C. El catálogo también incluye objetos con baja gravedad superficial y baja metalicidad, para capturar el mayor número posible de combinaciones de propiedades físicas.

Los cinco modelos atmosféricos comparados fallan en tamaños y en ventanas de opacidad

El equipo comparó los espectros de SPHEREx con las predicciones de cinco modelos teóricos: Sonora Diamondback, Sonora Elf Owl, BT-Settl, ATMO2020 y ATMO2020++. Cada uno parte de supuestos diferentes sobre el comportamiento de las atmósferas subestelares. Ninguno reprodujo los datos observados de forma satisfactoria.

Los fallos son concretos. Los modelos no consiguen reproducir una serie de picos de flujo en el infrarrojo cercano entre 1 y 2,5 micrómetros. Tampoco capturan una «ventana de opacidad» en torno a 4,0 micrómetros, una región donde la luz escapa con relativa facilidad de la atmósfera. Además, los mismos modelos predicen tamaños físicos para estas enanas que resultan irreales: el artículo señala desviaciones de entre el 20 y el 50 % respecto a los valores esperados. Según los autores, esas discrepancias parecen surgir de un intento de compensar una comprensión deficiente de la química atmosférica subyacente.

Un punto parcialmente positivo: los investigadores desarrollaron índices espectrales propios centrados en cómo se redistribuye el carbono entre monóxido de carbono, dióxido de carbono y metano. En los datos existe una tendencia clara: por debajo de 1.000 K, el monóxido de carbono disminuye bruscamente y el metano pasa a dominar. Esa tendencia coincide con las predicciones del modelo Sonora Elf Owl cuando se aplica con mezcla vertical débil, lo que contrasta con lo observado en Júpiter, donde el mezclado atmosférico intenso es constante.

Las enanas marrones aisladas como banco de pruebas para atmósferas de exoplanetas

El interés de este trabajo no se limita a las propias enanas marrones. Precisamente porque son objetos aislados, sin estrella anfitriona que altere sus atmósferas, constituyen un entorno de referencia para estudiar los procesos físicos y químicos que ocurren en objetos de gran masa sin influencia estelar externa.

Sin embargo, los autores advierten que mientras los modelos no reproduzcan correctamente los espectros observados en estas enanas, será difícil trasladar ese conocimiento a los exoplanetas más estudiados habitualmente. La mejora de los modelos depende de disponer de más datos empíricos.

SPHEREx está catalogando miles de enanas marrones adicionales durante su misión de cartografiado total del cielo, prevista para dos años. Según la NASA, ese volumen de datos debería proporcionar a los equipos de modelización la base empírica necesaria para corregir los errores físicos identificados en esta primera publicación.

Fuente: www.universetoday.com