Descubren una enana marrón que orbita alrededor de una enana roja cercana gracias a la sinergia entre observatorios terrestres y espaciales
En una coreografía cósmica a solo 17 años luz del Sol, una diminuta enana marrón baila alrededor de una tenue estrella roja. El descubrimiento, fruto de la alianza entre telescopios terrestres y la sonda espacial Gaia, nos presenta un nuevo mundo en el límite difuso entre las estrellas y los planetas.
Por Enrique Coperías
Ilustración artística del sistema LSPM J1446+4633, formado por una enana roja y su compañera enana marrón J1446B, situada a unas 17 años luz del Sol. Crédito: NASA/ESA/NAOJ/Keck Observatory/Ilustración generada por IA (ChatGPT).
Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto una enana marrón que orbita en torno a una estrella enana roja a apenas 17 años luz del Sol. El hallazgo, fruto de la colaboración entre observatorios terrestres y el satélite europeo Gaia, no solo amplía el censo de objetos intermedios entre estrellas y planetas, sino que ofrece una rara oportunidad de estudiar directamente una enana marrón con masa y órbita medidas con precisión.
El sistema protagonista es LSPM J1446+4633, una discreta estrella de tipo M4.5, una de esas tenues enanas rojas que pueblan la Vía Láctea en silencio, situada en la constelación del Boyero. Su compañera, bautizada J1446B, resultó ser una enana marrón de unas sesenta veces la masa de Júpiter que gira a una distancia media de 4,3 unidades astronómicas, algo así como la distancia entre el Sol y el cinturón de asteroides.
El descubrimiento, publicado en la revista The Astronomical Journal y liderado por Taichi Uyama, de la Universidad Estatal de California y del Centro de Astrobiología de Japón, combina de forma ejemplar la potencia de los grandes telescopios en tierra con la precisión milimétrica de los satélites espaciales.
«Es un sistema de referencia, observable tanto con técnicas de velocidad radial, como por imagen directa y astrometría, lo que permitirá probar modelos de formación y evolución de objetos fríos en el límite entre las estrellas y los planetas», explican los autores.
Un sistema doble a 17 años luz: la enana roja LSPM J1446+4633 y su compañera J1446B
La historia de J1446B comenzó hace unos años, cuando el programa InfraRed Doppler Strategic Survey (IRD-SSP) del telescopio Subaru, en Hawái, detectó ligeras variaciones en la velocidad radial de la estrella J1446. Dichas oscilaciones —el vaivén causado por el tirón gravitatorio de un cuerpo masivo invisible— sugerían la presencia de un compañero subestelar, pero los datos eran ambiguos: ¿planeta gigante, enana marrón o incluso otra estrella?
Para resolver el misterio, el equipo recurrió al instrumento NIRC2 del observatorio Keck, también en Mauna Kea, equipado con un innovador sistema de óptica adaptativa piramidal (pyWFS) que permite corregir en tiempo real las turbulencias de la atmósfera. En agosto de 2023 y enero de 2024, las imágenes infrarrojas en banda L (3,8 micras) revelaron una débil fuente de luz a unas 0,2 segundos de arco de la estrella, confirmando así la existencia del compañero.
Las observaciones mostraron algo inesperado: el brillo de la enana marrón variaba un 30 % entre las dos épocas, un comportamiento inusual que sugiere procesos dinámicos en su atmósfera, quizá nubes o tormentas que se desplazan a distintas longitudes de onda.
«Es una de las pocas enanas marrones frías en las que se ha detectado variabilidad tan marcada en el infrarrojo medio —comenta Uyama. Y añade—: Esto la convierte en un laboratorio natural para estudiar los mecanismos meteorológicos en estos mundos intermedios».
Un hallazgo impulsado por la sinergia entre telescopios
Determinar la masa real de una enana marrón no es sencillo. Las medidas de velocidad radial aportan solo una parte del movimiento, mientras que las imágenes directas registran la posición proyectada. Para resolver la incógnita, el equipo combinó ambas técnicas con la astrometría de Gaia, que mide con precisión el movimiento en el cielo de más de mil millones de estrellas.
El satélite europeo había registrado una aceleración anómala en la trayectoria de J1446 entre 2014 y 2017, un indicio claro de que algo tiraba de ella. Incorporando esos datos al ajuste orbital, los investigadores lograron por primera vez completar un modelo tridimensional completo del sistema. El resultado: una enana marrón con una masa de unas sesenta masas de Júpiter, y una estrella anfitriona de 0,15 masas solares, coherente con su tipo espectral.
Sin la contribución de la sonda espacial Gaia, las soluciones iniciales arrojaban masas estelares inconsistentes —demasiado grandes para una enana M—. La incorporación del tirón medido por el satélite resolvió la discrepancia y demostró el poder de combinar velocidad radial (Subaru/IRD), imagen directa (Keck/NIRC2) y astrometría (Gaia).
«Es la primera vez que usamos directamente las aceleraciones del catálogo de Gaia para determinar la órbita de un compañero real —explica el coautor Timothy Brandt, de la Universidad de California en Santa Bárbara). Y continúa—: Este tipo de análisis será común en la próxima década, cuando Gaia publique millones de sistemas binarios resueltos».
Qué son las enanas marrones: estrellas fallidas en la frontera planetaria
Las enanas marrones, a menudo descritas como estrellas fallidas, ocupan una franja difusa entre los planetas gigantes y las estrellas más pequeñas. No tienen masa suficiente para mantener la fusión del hidrógeno, pero sí para iniciar fugazmente la del deuterio. Su brillo proviene del calor residual de su formación, que se va disipando con el tiempo.
En el caso de J1446B, su luminosidad y color infrarrojo se ajustan a un objeto de tipo espectral T tardío, con una temperatura superficial inferior a los 725 ºC. Según los modelos evolutivos, su masa y brillo son compatibles con una edad de unos 10.000 millones de años, lo que la sitúa entre las enanas marrones más viejas y frías conocidas.
Su masa relativa y su órbita excéntrica la convierten en un caso atípico: entre las pocas enanas marrones detectadas a menos de 5 unidades astronómicas de una enana M, solo dos sistemas comparables —LHS 2397AB y Scholz’s Star— presentan separaciones similares. En ambos casos, sin embargo, la proporción de masas es mucho mayor, lo que sugiere un origen más parecido al de una binaria estelar.
En cambio, el sistema J1446 parece haber seguido una historia distinta, posiblemente ligada a la formación por inestabilidad del disco protoplanetario o a una fragmentación temprana del núcleo, que dio lugar a un compañero subestelar más ligero.
Imagen infrarroja que muestra directamente a la enana marrón compañera J1446B (punto señalado por la flecha). La estrella central J1446, una enana roja, aparece enmascarada en blanco durante el procesado de la imagen. La barra de escala inferior representa 10 unidades astronómicas (aproximadamente la distancia del Sol a Saturno). Aunque J1446B orbita a solo 4,3 unidades astronómicas de su estrella, se detecta claramente justo fuera de la zona enmascarada. Cortesía: Taichi Uyama (Astrobiology Center/CSUN) / W. M. Keck Observatory.
Variabilidad atmosférica: tormentas y auroras en mundos fríos
El hecho de que J1446B muestre variaciones de brillo en el infrarrojo despierta especial interés. Enanas marrones de transición L/T ya habían mostrado fenómenos meteorológicos intensos —nubes de silicato, vórtices gigantes o auroras—, pero apenas se conocían casos entre las T tardías, tan frías que se creían atmosféricamente estables.
Si el cambio de luminosidad del 30 % se confirma con futuros seguimientos, esta enana marrón variable podría convertirse en un nuevo referente para estudiar la meteorología exoplanetaria extrema.
Su masa bien determinada permitirá además probar los modelos atmosféricos que relacionan brillo, temperatura y composición con la evolución temporal de estos cuerpos.
El futuro: observaciones desde 2030 y el papel de Gaia DR4
Las simulaciones indican que la compañera se encuentra actualmente moviéndose hacia el periastro —el punto más cercano a la estrella— y que hacia 2030 su separación aparente aumentará, lo que faciitará observaciones más precisas con instrumentos de nueva generación.
Los autores apuntan que telescopios como el Telescopio de Treinta Metros (TMT), equipado con el espectrógrafo MODHIS, o el futuro Keck/HiSPEC, podrán medir directamente la velocidad radial de la propia enana marrón, lo que permitirá reconstruir con precisión la órbita completa del sistema.
Asimismo, las próximas publicaciones de Gaia DR4 y DR5, que incluirán datos astrométricos intermedios y aceleraciones refinadas, mejorarán aún más las restricciones sobre la masa y la órbita.
«J1446B es un regalo para los astrónomos —resume Uyama—. Combina todos los ingredientes que necesitamos: cercanía, brillo suficiente y posibilidad de observación con múltiples técnicas. Es el tipo de objeto que nos ayudará a entender cómo la naturaleza traza la frontera entre estrellas y planetas».
Sinergia científica: la nueva era de la astrofísica multitécnica
El hallazgo de J1446B es también un ejemplo de sinergia entre observatorios. Cada instrumento ha aportado una pieza del rompecabezas: el Subaru/IRD detectó el movimiento inicial de la estrella; el Keck/NIRC2, con su óptica adaptativa en el infrarrojo, permitió ver directamente al compañero; y el satélite Gaia proporcionó la pista decisiva al medir el tirón gravitatorio en su trayectoria.
Esa combinación de datos, antes reservada a estrellas brillantes y cercanas, se está extendiendo ahora a las frías y tenues enanas M, las más abundantes del vecindario solar.
Como concluyen los autores, el sistema J1446–J1446B se erige en un nuevo banco de pruebas para las teorías de formación estelar y subestelar, y una ventana privilegiada hacia los mundos que habitan las regiones grises del cosmos.▪️
Fuente: Taichi Uyama et al. Subaru/IRD Strategic Program II; Discovery of a Brown-dwarf Companion around a Nearby Mid-M-dwarf LSPM J1446+4633. The Astronomical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-3881/ae08b6
