Las estrellas frustradas

Para entender qu¨¦ es una enana marr¨®n debemos aprender algo acerca del funcionamiento de las estrellas. En el interior de ¨¦stas tiene lugar un proceso de fusi¨®n sostenida, que da lugar a una emisi¨®n de energ¨ªa que nosotros percibimos en forma de luz. Este proceso contin¨²a en la estrella hasta que se agota todo el hidr¨®geno disponible, y la mantiene en condiciones estables de temperatura y luminosidad durante gran parte de su vida. Sin embargo, en las enanas marrones no se alcanzan las condiciones necesarias para encender este fuego. Por ¨¦sto, son mucho menos luminosas que las estrellas, por lo que se van enfriando y apagando con el paso del tiempo.

?Y cu¨¢les son las condiciones para que un objeto astron¨®mico se considere una estrella de pleno derecho? En la pr¨¢ctica, todo se reduce a una m¨ªnima cantidad de masa, alrededor de unas 75 veces la masa del planeta J¨²piter, o 1/13 de la masa del Sol. Por debajo de esta masa cr¨ªtica tenemos una enana marr¨®n.

Las enanas marrones no son de color negro ni marr¨®n, sino rojo oscuro

Su existencia fue postulada en el a?o 1963 por el astrof¨ªsico de origen indio Shiv Kumar, quien las denomin¨® "enanas negras". Fue la astr¨®noma norteamericana Jill Tarter quien propuso, en 1975, llamarlas "enanas marrones" ("brown dwarfs", en ingl¨¦s; en Latinoam¨¦rica las llaman "enanas caf¨¦", que suena mucho m¨¢s po¨¦tico). Pero, en realidad, las enanas marrones no son de color negro ni marr¨®n, sino rojo oscuro.

Estrellas fallidas

En los ¨²ltimos a?os, los astr¨®nomos hemos encontrado abundantes indicios de que las enanas marrones se forman por un proceso muy similar a las estrellas, ya que sus propiedades a edades muy tempranas (por debajo de los 10 millones de a?os) son muy parecidas a las de las estrellas poco masivas (de masa inferior al Sol). De manera muy simplificada, ambos tipos de objetos se crear¨ªan a partir del colapso gravitatorio de nubes de gas y polvo (llamadas "nubes moleculares") que se contraen hasta formar un "n¨²cleo protoestelar", al mismo tiempo que van chupando materia del medio en que est¨¢n embebidos. En alg¨²n punto del proceso, la materia alrededor de la estrella en formaci¨®n se acumula en un "disco", una reserva de materia de forma m¨¢s o menos aplanada en torno al ecuador estelar. De acuerdo con este modelo, las enanas marrones ser¨ªan n¨²cleos protoestelares que no consiguieron acumular materia suficiente para iniciar la fusi¨®n del hidr¨®geno; es decir, se tratar¨ªa de estrellas frustradas, estrellas fallidas.

Hasta los a?os noventa se pensaba que las enanas marrones deb¨ªan ser relativamente raras en el universo, ya que la tendencia natural de los n¨²cleos protoestelares ser¨ªa acumular materia hasta iniciar la fusi¨®n del hidr¨®geno. Sin embargo, en la actualidad se conocen centenares de estos objetos. ?Por qu¨¦ se detuvo el proceso antes de que el n¨²cleo de la estrella en formaci¨®n alcanzara la masa cr¨ªtica necesaria para comenzar la fusi¨®n del hidr¨®geno? ?Tal vez hubo alg¨²n mecanismo externo que trunc¨® su crecimiento, como el viento de una estrella masiva y caliente, o interacciones con otras estrellas que lanzaron a la enana marr¨®n fuera de su lugar de formaci¨®n? Responder a estas preguntas nos ayudar¨¢ a entender, no s¨®lo el origen de las enanas marrones, sino de las estrellas mismas.

El eslab¨®n perdido entre estrellas y planetas

Pero las enanas marrones son interesantes por otros motivos. Representan una especie de puente entre las estrellas y los planetas gigantes y comparten muchas propiedades f¨ªsicas de estos ¨²ltimos. Estudiando las enanas marrones, tambi¨¦n podemos aprender mucho acerca de la naturaleza de los planetas.

La misma diferencia entre planetas y enanas marrones es bastante sutil. Se piensa que los planetas se originar¨ªan en los discos que rodean las estrellas j¨®venes, e incluso se han detectado algunos en torno a enanas marrones. Ahora bien, ?se trata de sistemas planetarios con una enana marr¨®n como objeto central, o de sistemas binarios con dos enanas marrones, una de ellas muy poco masiva? Puesto que es dif¨ªcil deducir c¨®mo se han formado los objetos que observamos, algunos astr¨®nomos han propuesto una distinci¨®n entre planetas y enanas marrones basada en su f¨ªsica interna.

Las enanas marrones no tienen masa suficiente para iniciar el proceso de fusi¨®n sostenida del hidr¨®geno. Sin embargo, los objetos astron¨®micos con una masa superior a unas 13 veces el planeta J¨²piter s¨ª son capaces de fusionar deuterio (un is¨®topo pesado del hidr¨®geno) durante un breve per¨ªodo de su vida. La capacidad de fusionar deuterio puede tomarse entonces como la separaci¨®n entre enanas marrones y "objetos de masa planetaria", est¨¦n o no ligados a una estrella. Objetos aislados de unas pocas masas de J¨²piter han sido detectados en algunos c¨²mulos estelares de la regi¨®n de Ori¨®n. No obstante, el t¨¦rmino "planeta" queda reservado para los objetos de masa planetaria que orbitan en torno a una estrella, o a una enana marr¨®n.

Bel¨¦n L¨®pez Mart¨ª es investigadora del Centro de Astrobiolog¨ªa (CSIC/INTA)