Recientes imágenes capturadas por el Telescopio Espacial James Webb revelaron la presencia en la Nebulosa de Orión de sorprendentes parejas de objetos que se asemejan a planetas y nunca habían sido detectados previamente.
La Nebulosa de Orión, una vistosa nube compuesta por polvo y gas, se destaca como una de las nebulosas más brillantes del firmamento y se reconoce como la "espada" en la constelación de Orión.
Situada a una distancia de 1.300 años luz de la Tierra, esta nebulosa fue una fuente inagotable de interés para los astrónomos a lo largo del tiempo, proporcionando una diversidad de objetos celestiales para su investigación. Esto incluye discos de formación de planetas en torno a estrellas jóvenes y enanas marrones, así como objetos que tienen una masa que se sitúa entre la de los planetas y las estrellas.
Astrónomos emplearon la cámara de infrarrojo cercano del telescopio Webb, conocida como NIRCam, para obtener mosaicos de la Nebulosa de Orión en diferentes longitudes de onda de luz. Estas observaciones revelaron detalles sin precedentes y revelaron hallazgos inesperados en esta región del espacio.
Cuando los astrónomos Samuel G. Pearson y Mark J. McCaughrean examinaron la imagen de longitud de onda corta de la Nebulosa de Orión, se enfocaron en el Cúmulo del Trapecio. Este cúmulo es una región joven de formación estelar que tiene una edad aproximada de un millón de años y alberga miles de estrellas recién nacidas. Además de las estrellas, los científicos identificaron enanas marrones, objetos que son demasiado pequeños para iniciar la fusión nuclear en sus núcleos y convertirse en estrellas. Las enanas marrones tienen una masa que representa menos del 7% de la masa del Sol.
Mientras exploraban la posibilidad de encontrar otros objetos solitarios de baja masa, los astrónomos hicieron un descubrimiento inusual e inesperado: identificaron parejas de objetos con características similares a los planetas, cuyas masas oscilaban entre 0,6 y 13 veces la masa de Júpiter. Este hallazgo desafía algunas teorías fundamentales en el campo de la astronomía.
Los investigadores los bautizaron como Objetos Binarios de Masa de Júpiter, acortado como JuMBO en inglés.
"Aunque algunos de ellos tienen más masa que el planeta Júpiter, alcanzarán aproximadamente el mismo tamaño y solo serán un poco más grandes", dijo Pearson, investigador de la Agencia Espacial Europea en el Centro Europeo de Investigación y Tecnología Espacial en los Países Bajos.
Los astrónomos descubrieron un total de 40 pares de JuMBOs y dos sistemas triples, todos ellos en órbitas amplias alrededor unos de otros. Aunque se presentan en parejas, estos objetos generalmente se encuentran separados por aproximadamente 200 unidades astronómicas, lo que equivale a unas 200 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Para completar una órbita alrededor del otro, estos objetos pueden requerir un período que oscila entre 20.000 y 80.000 años.
Las temperaturas registradas en estos objetos varían entre los 1.000 grados Fahrenheit (unos 537 grados Celsius) y los 2.300 grados Fahrenheit (aproximadamente 1.260 grados Celsius), según indicó Pearson. En términos astronómicos, estos objetos gaseosos son relativamente jóvenes, con una edad estimada de alrededor de un millón de años. En comparación, nuestro sistema solar tiene una edad de 4.570 millones de años.
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"Estamos en la mitad de la vida del Sol, por lo que estos objetos en Orión son como bebés de tres días", dijo McCaughrean, asesor principal de ciencia y exploración de la Agencia Espacial Europea. "Todavía son bastante luminosos y cálidos porque la energía que tienen cuando se crean aún les permite brillar, que es la forma en la que podemos ver estas cosas en primer lugar".
McCaughrean y Pearson elaboraron dos documentos de investigación que se fundamentan en sus hallazgos en la Nebulosa de Orión utilizando el Telescopio Espacial James Webb. Estos estudios fueron enviados a revistas académicas para su revisión y publicación, mientras que los resultados preliminares están disponibles en un repositorio de prepublicación llamado arXiv. A pesar de estos avances, aún persisten numerosas interrogantes sin respuesta sobre los JuMBO, incluyendo el origen de estos objetos en primer lugar.
JuMBOs: cambiando las reglas de la astronomía
Las estrellas surgen a partir de masivas nubes compuestas de gas y polvo que colapsan debido a la influencia de fuerzas gravitacionales. Durante este proceso, se desarrollan discos de gas y polvo que giran alrededor de estas estrellas, dando origen eventualmente a la formación de planetas. Sin embargo, lo que sigue siendo un enigma es cómo se originaron los JuMBOs o por qué están presentes en la Nebulosa de Orión, señaló McCaughrean.
Por ejemplo, podría pensarse que los JuMBOs son planetas rebeldes o cuerpos de masa planetaria que se desplazan independientemente por el espacio, sin estar en órbita alrededor de estrellas. Sin embargo, es importante tener en cuenta que muchos planetas rebeldes comienzan su existencia orbitando estrellas antes de ser posteriormente expulsados de sus órbitas. Sería un desafío explicar cómo dos pares de estos objetos fueron expulsados simultáneamente mientras permanecían vinculados por la fuerza gravitacional.
"Los científicos han estado trabajando en teorías y modelos de formación de estrellas y planetas durante décadas, pero ninguno de ellos ha anticipado que encontraríamos pares de objetos de masa muy baja flotando solos en el espacio, y estamos viendo muchos de ellos", dijo Pearson. "Lo principal que aprendemos de esto es que hay algo incorrecto en nuestra comprensión de la formación de planetas, de la formación de estrellas o de ambas".
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La Nebulosa de Orión es una de las regiones preferidas para la observación de los astrónomos. A medida que los telescopios se vuelven más grandes y avanzados, se descubren una mayor cantidad de objetos en el interior de esta nebulosa, destacó McCaughrean.
"Aunque los objetos que estamos observando son realmente débiles, son más brillantes en el infrarrojo, por lo que es allí donde hay más posibilidades de detectarlos", dijo Pearson por correo electrónico. "El James Webb es el telescopio infrarrojo más potente que jamás se haya construido y estas observaciones simplemente no serían posibles sin él".
Las observaciones de la nebulosa programadas para principios de 2024 podrían proporcionar más información sobre las composiciones atmosféricas de los JuMBOs, dijo Pearson. Los investigadores también quieren descubrir más detalles sobre los objetos, incluida la realización de mediciones precisas de sus masas.
Mientras tanto, otras investigaciones centradas en diferentes regiones de formación estelar podrían revelar si los JuMBO se encuentran en otros lugares más allá de la Nebulosa de Orión.
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