Los científicos mejoran las predicciones del clima en las Enanas Marrones

El concepto de este artista muestra una Enana Marrón con bandas de nubes, pensado para asemejarse a los vistos en Neptuno y los otros planetas exteriores. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Los objetos oscuros llamados Enanas Marrones, menos masivos que el Sol pero más masivos que Júpiter, tienen fuertes vientos y nubes--específicamente, nubes de parches calientes hechas de gotas de hierro y polvo de silicato. Los científicos recientemente se dieron cuenta de que estas nubes gigantes pueden moverse y engrosar o adelgazar sorprendentemente rápidamente, en menos de un día de la Tierra, pero no entendía por qué.

Ahora, los investigadores tienen un nuevo modelo para explicar cómo las nubes se mueven y cambian de forma en las Enanas Marrones, usando ideas del telescopio espacial Spitzer de la NASA. Las ondas gigantes causan el movimiento a gran escala de partículas en las atmósferas de las Enanos Marrones, cambiando el grueso de las nubes del silicato, los investigadores divulgan en la revista Ciencia. El estudio también sugiere que estas nubes se organizan en bandas confinadas a diferentes latitudes, viajando con diferentes velocidades en diferentes bandas.

"Esta es la primera vez que hemos visto bandas y ondas atmosféricas en Enanas Marrones", dijo el autor principal Daniel APAI, profesor asociado de Astronomía y Ciencias Planetarias de la Universidad de Arizona en Tucson.

Al igual que en el océano de la Tierra, diferentes tipos de ondas pueden formar en atmósferas planetarias. Por ejemplo, en la atmósfera de la Tierra, las ondas muy largas mezclan el aire frío de las regiones polares con las latitudes medias, que a menudo conducen las nubes para formarse o disiparse.

La distribución y los movimientos de las nubes sobre las Enanas Marrones en este estudio son más similares a los que se ven en Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Neptuno tiene estructuras de la nube que siguen caminos de bandas también, pero sus nubes están hechas de hielo. Las observaciones de Neptuno de la nave espacial Kepler de la NASA, que operan en su misión K2, fueron importantes en esta comparación entre el planeta y las Enanos Marrones. 70 días de observación del sistema solar de la nave espacial Kepler de la NASA, tomada durante su misión reinventada "K2", se destacan en esta película acelerada. El planeta Neptuno aparece el día 15, seguido por su luna Triton, que parece pequeño y débil. Los observadores de ojos agudos también pueden ver la pequeña Luna de Neptuno Nereida en el día 24. Neptuno no se mueve hacia atrás, pero parece hacerlo debido a la posición cambiante de la nave espacial Kepler, ya que orbita alrededor del Sol. Créditos: NASA Ames/SETI Institute/J. Rowe

"Los vientos atmosféricos de las Enanas Marrones parecen ser más como el patrón habitual de Júpiter familiar de cinturones y zonas que la ebullición atmosférica caótica visto en el Sol y muchas otras estrellas", dijo el coautor de estudio Mark Marley en el Centro de Investigación Ames de la NASA en el Silicon Valley de California.

Las Enanos Marrones se pueden pensar como estrellas fracasadas porque son demasiado pequeños para fundir elementos químicos en sus núcleos. También se les puede pensar como "planetas súper" porque son más masivos que Júpiter, pero tienen aproximadamente el mismo diámetro. Como los planetas gigantes gaseosos, las Enanos Marrones se hacen principalmente de hidrógeno y helio, pero a menudo se encuentran aparte de cualquier sistema planetario. En un estudio de 2014 usando Spitzer, los científicos encontraron que las Enanas Marrones comúnmente tienen tormentas atmosféricas.

El concepto de este artista muestra lo que el tiempo podría parecer en Cool Star-como los cuerpos conocidos como Enanas Marrones. Estas bolas gigantes de gas comienzan la vida como estrellas, pero carecen de la masa para sostener la fusión nuclear en sus núcleos, y en su lugar, se desvanecen y se refresca con el tiempo. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/Universidad de Ontario Occidental/Universidad Stony Brook University.

Debido a su similitud con los exoplanetas gigantes, los enanos marrones son ventanas en sistemas planetarios más allá de los nuestros. Es más fácil estudiar Enanas Marrones que planetas porque a menudo no tienen una estrella de acogida brillante que los oscurece.

"Es probable que la estructura de bandas y las grandes ondas atmosféricas que encontramos en las Enanos Marrones también sean comunes en los exoplanetas gigantes", dijo APAI.

Usando Spitzer, los científicos monitorearon los cambios de brillo en seis Enanas Marrones durante más de un año, observando cada uno de ellas girar 32 veces. Cuando un Enana Marrón gira, sus nubes se mueven dentro y fuera del hemisferio visto por el telescopio, causando cambios en el brillo de la Enana Marrón. Los científicos entonces analizaron estas variaciones del brillo para explorar cómo las nubes del silicato se distribuyen en las Enanas Marrones.

Los investigadores habían estado esperando que estas Enanos Marrones tuvieran tormentas elípticas que se asemejaban al gran punto rojo de Júpiter, causados por zonas de alta presión. El gran Spot rojo ha estado presente en Júpiter durante cientos de años y cambia muy lentamente: tales "manchas" no pudieron explicar los rápidos cambios en el brillo que los científicos vieron al observar a estas Enanos Marrones. Los niveles del brillo de las Enanas Marrones variaron marcado apenas sobre el curso de un día de la Tierra.

Para dar sentido a los altibajos del brillo, los científicos tuvieron que repensar sus suposiciones sobre lo que estaba ocurriendo en las atmósferas Enanas Marrones. El mejor modelo para explicar las variaciones implica grandes ondas, propagándose a través de la atmósfera con diferentes periodos. Estas ondas harían que las estructuras de la nube rotaran con diferentes velocidades en diferentes bandas.

La investigadora de la Universidad de Arizona Theodora Karalidi utilizó un superordenador y un nuevo algoritmo de la computadora para crear los mapas de cómo las nubes viajan en estas Enanas Marrones.

"Cuando los picos de las dos ondas se compensan, en el transcurso del día hay dos puntos de máximo brillo", dijo Karalidi. "Cuando las ondas están sincronizadas, se obtiene un pico grande, lo que hace a la Enana Marrón dos veces más brillante que con una sola ola".

Los resultados explican el comportamiento desconcertante y los cambios de luminosidad que los investigadores vieron anteriormente. El siguiente paso es tratar de entender mejor qué causa las ondas que conducen el comportamiento de la nube.

JPL administra la misión del telescopio espacial Spitzer para la dirección de la misión científica de la NASA, Washington. Las operaciones científicas se llevan a cabo en el centro de Ciencias Spitzer en Caltech, en Pasadena, California. Las operaciones de las naves espaciales están basadas en la compañía Lockheed Martin Space Systems, Littleton, Colorado. Los datos se archivan en el archivo de ciencia infrarroja alojado en el centro de procesamiento y análisis de infrarrojos en Caltech. Caltech administra el JPL para la NASA.

Elizabeth Landau
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-354-6425
elizabeth.landau@jpl.nasa.gov 

Traducción: El Quelonio Volador