16 Oct SPHEREx muestra complejas atmósferas en enanas marrones

El telescopio SPHEREx analiza enanas marrones de distintas temperaturas y revela atmósferas químicamente complejas, con nubes y moléculas como agua y metano.

El telescopio espacial SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) está arrojando luz sobre las enanas marrones, objetos celestes que desdibujan la frontera entre las estrellas y los exoplanetas.

Los nuevos hallazgos muestran que estos mundos oscuros y nubosos tienen atmósferas de composición química compleja, parecidas a las de los planetas gigantes de nuestro sistema solar.

Enanas marrones

Descubiertas por primera vez en la década de 1990, las enanas marrones se forman a partir del colapso de nubes de gas, igual que las estrellas, pero no tienen suficiente masa para mantener la fusión del hidrógeno en sus núcleos.

Estas tenues esferas de gas cálido también comparten características con Júpiter y Saturno.

Sin embargo, a diferencia de la mayoría de los planetas, las enanas marrones vagan en la oscuridad, sin estar gobernadas por una estrella anfitriona y calentadas por completo desde su interior.

«Son un poco góticas», dice Zafar Rustamkulov, autor principal del nuevo estudio e investigador de IPAC, el centro de ciencia y datos de Caltech en Pasadena, California. «A diferencia de los exoplanetas, las enanas marrones errantes son objetos celestes completamente independientes, destinados a apagarse en soledad para siempre. Aún estamos descubriendo lo complejas que son».

Solo unas pocas decenas de estas «errantes oscuras» se han estudiado en detalle con telescopios espaciales.

SPHEREx detecta atmósferas ricas en moléculas

Los astrónomos quieren observar más enanas marrones en su entorno natural, porque buena parte de lo que sabemos sobre su composición, sus tormentas y su evolución procede de modelos teóricos.

Ahí entra en escena SPHEREx, el telescopio espacial de infrarrojos de la NASA, lanzado en marzo de 2025 y gestionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la agencia, en el sur de California.

Los astrónomos han analizado observaciones de SPHEREx de 37 enanas marrones cercanas que abarcan todo el rango de temperaturas de estos objetos: desde unos 2.200 hasta -20 grados Celsius.

El telescopio mide su brillo en 102 colores distintos, desde el rojo más intenso que pueden percibir nuestros ojos hasta el calor invisible de la luz infrarroja, y así crea un espectro.

Estos espectros muestran atmósferas químicamente complejas que contienen agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono y metano.

«Estamos detectando las huellas de estas moléculas y cómo cambian de un objeto a otro a lo largo de todo el rango de temperaturas», dice J. Davy Kirkpatrick, investigador de IPAC en Caltech. «Nuestro artículo se centró solo en unas tres docenas, pero tenemos miles más que estamos analizando. Me interesa mucho descubrir qué límites impone el universo a la variedad de enanas marrones».

«Desde su órbita, SPHEREx capta longitudes de onda de luz prácticamente imposibles de observar con telescopios terrestres, porque el agua de la atmósfera terrestre las absorbe», dice Rustamkulov. «Estamos captando luz de las nubes profundas y rojizas de enanas marrones por todo el cielo».

Cartografía del cielo y cobertura espectral

Observar enanas marrones es algo así como un proyecto secundario para SPHEREx. El telescopio espacial toma unas 3.600 imágenes distintas al día, que luego combina para crear mapas de todo el cielo.

Saber cómo se distribuyen cientos de millones de galaxias por el cosmos ayudará a los científicos a reconstruir lo que ocurrió durante la primera milmillonésima de billonésima de billonésima de segundo después del big bang.

Mientras explora el cielo, el telescopio también busca los ingredientes químicos de la vida y detecta hielo interestelar que algún día podría contribuir a formar océanos en mundos lejanos.

Durante años, otros observatorios han detectado enanas marrones, entre ellos el telescopio espacial James Webb y el ya retirado telescopio Spitzer.

Pero, gracias a su cobertura espectral, SPHEREx está obteniendo ahora, por primera vez, imágenes de miles de enanas marrones en una región especialmente reveladora del espectro electromagnético, que abarca longitudes de onda del rojo intenso y del infrarrojo.

En esas longitudes de onda, las moléculas dejan patrones de absorción característicos en la luz que se propaga hacia el espacio.

Estos patrones cambian a medida que las enanas marrones envejecen y se enfrían. Algunas de las observadas por SPHEREx atraviesan una etapa dinámica de su vida en la que sus exóticas nubes se dispersan, dando paso a atmósferas ricas en metano.

«Los modelos más avanzados reproducen la tendencia química general, pero tienen dificultades para ajustarse a los datos durante estas transiciones nubosas», dice Rustamkulov. «No hay dos enanas marrones iguales. Incluso a la misma temperatura, sus espectros son muy distintos».

«Estos hallazgos nos llaman a explorar aún más estos mundos oscuros», dice Kirkpatrick. «Este trabajo ha convertido a muchos de nosotros, por casualidad, en meteorólogos. Sabemos lo difícil que es predecir el tiempo en nuestro propio planeta y nos damos cuenta de que explicar los fenómenos que observamos en estos extraños objetos fríos será igual de complicado».

Fuente: NASA’s SPHEREx Telescope Sees Menagerie of Brown Dwarfs