Apenas visible en infrarrojo para los grandes telescopios basados en tierra, un equipo dirigido por astrónomos de la Universidad de California en Santa Cruz ha tenido éxito en la obtención de un espectro de infrarrojos de WISE 0855 usando el telescopio Gemini Norte en Hawai, proporcionando los primeros detalles de la composición y la química del objeto.
Entre los hallazgos hay una fuerte evidencia de la existencia de nubes de agua o hielo de agua, las primeras nubes de este tipo detectadas fuera de nuestro sistema solar.
«Esperamos de un objeto frío que tenga nubes de agua, y esta es la mejor evidencia de que es así», dijo Andrew Skemer, profesor asistente de astronomía y astrofísica en la Universidad de California en Santa Cruz. Skemer es el primer autor de un estudio sobre los nuevos hallazgos que será publicado en Astrophysical Journal Letters.
Una enana marrón es una estrella fallida. Se ha formado como lo hacen las estrellas, a través del colapso gravitacional de una nube de gas y polvo, pero no ha ganado masa suficiente como para provocar las reacciones de fusión nuclear que hacen que las estrellas brillen. Con cerca de cinco veces la masa de Júpiter, WISE 0855 se asemeja a un planeta gigante de gas en muchos aspectos. Su temperatura es de unos 250 grados Kelvin, casi tan frío como Júpiter, con 130 grados Kelvin.
«WISE 0855 es nuestra primera oportunidad de estudiar un objeto de masa planetaria extrasolar que es casi tan frío como nuestros propios gigantes de gas», dijo Skemer.
Las observaciones anteriores de la enana marrón, publicadas en 2014, proporcionaron indicios de nubes de agua en base a datos fotométricos muy limitadps. Skemer dijo que la obtención de un espectro (que separa la luz de un objeto en sus componentes de longitudes de onda) es la única manera de detectar la composición molecular de un objeto.
WISE 0855 es demasiado débil para espectroscopia óptica convencional o en longitudes de onda del infrarrojo cercano, pero las emisiones térmicas de la atmósfera profunda en longitudes de onda en una ventana estrecha alrededor de 5 micras ofrecen una oportunidad donde la espectroscopia sería «difícil pero no imposible», dijo.
El equipo utilizó el telescopio Gemini Norte en Hawai, y el espectrógrafo de infrarrojo cercano observó WISE 0855 durante 13 noches para un total de aproximadamente 14 horas.
«Es cinco veces más débil que cualquier otro objeto detectado con la espectroscopia basada en tierra en esta longitud de onda,» dijo Skemer. «Ahora que tenemos un espectro, podemos realmente empezar a pensar acerca de lo que está pasando en este objeto. Nuestro espectro muestra que WISE 0855 está dominado por vapor de agua y nubes, con un aspecto general muy similar a lo que es Júpiter».
Los investigadores desarrollaron modelos atmosféricos de la química de equilibrio para una enana marrón a 250 grados Kelvin y calcularon los espectros resultantes bajo diferentes supuestos, entre ellos modelos nublados y libres de nubes. Los modelos predijeron un espectro dominado por características resultantes del vapor de agua, y el modelo nublado produjo el mejor ajuste a las características en el espectro de WISE 0855.
Comparando la enana marrón a Júpiter, el equipo encontró que sus espectros son muy similares con respecto a las características de absorción de agua. Una diferencia significativa es la abundancia de fosfina en la atmósfera de Júpiter. La fosfina se forma en el interior caliente del planeta y reacciona para formar otros compuestos en la atmósfera exterior más fría, por lo que su aparición en el espectro es evidencia de la mezcla turbulenta en la atmósfera de Júpiter. La falta de una fuerte fosfina en el espectro de la señal de WISE 0855 implica que tiene una atmósfera menos turbulenta.
«El espectro nos permite investigar las propiedades dinámicas y químicas que han sido estudiados en la atmósfera de Júpiter, pero esta vez en un mundo extrasolar», dijo Skemer.
