La ampliación del mapa del universo

Qué hay más allá de las fronteras del planeta Tierra es algo que ha intrigado al ser humano desde tiempo ancestrales y en lo que trabajan activamente científicos de todo el mundo. Entre ellos Antonio Pérez, catedrático de la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT), y su equipo del grupo Astrofísica y Materia Condensada, quienes pueden presumir de haber descubierto diversos planetas extrasolares, entre los que destaca 'VHS1256b', que como muestra de su interés científico, fue uno de los primeros planetas extrasolares escogidos para ser observados con el telescopio espacial James Webb –el más avanzado hasta la fecha, construido y operado conjuntamente por la Agencia Espacial Europea, la Agencia Espacial Canadiense y la NASA–.

El equipo también participó en el hallazgo de la primera enana marrón confirmada en el cúmulo estelar de las Híades, que es el cúmulo más cercano al Sistema Solar, y pusieron su granito de arena, con datos de la misión espacial Gaia, donde han llevado a cabo estudios sistemáticos de la poblaciones y propiedades cinemáticas de varios cúmulos estelares que han tenido bastante repercusión en la comunidad científica.

Inmersos en el proyecto 'Enanas marrones y exoplanetas: completando los modelos evolutivos', financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, durante la búsqueda de objetos subestelares detectaron un objeto que se movía muy rápido y, además, era bastante brillante. Para su sorpresa, no se trataba de un objeto subestelar sino una estrella cercana, la estrella más cercana al sistema solar de su tipo espectral, que había pasado desapercibida por estar situada en el plano de nuestra galaxia, donde se concentran millones de estrellas. En concreto, esta estrella está situada a unos 17 años luz, algo llamativo si, además, se tiene en cuenta que el listado de estrellas a distancias inferiores a 20 años luz se pensaba que estaba completo desde hace casi un siglo y llevaba sin actualizarse muchos años.

El grupo de la UPCT, que colabora estrechamente con el Instituto de Astrofísica de Canarias y con investigadores del Centro de Astrobiología, trabaja ahora en el estudio de la población de objetos astronómicos menos masivos, esto es, más fríos y, por lo tanto, con unas químicas atmosféricas más complejas. Se pueden clasificar, fundamentalmente, en dos tipos: enanas marrones y planetas. «Al no tener suficiente masa, estos objetos no alcanzan en su interior temperaturas suficientes para iniciar los procesos de fusión nuclear, como ocurre en el interior de las estrellas. Por este motivo también se les conoce como objetos subestelares», explica Antonio Pérez.

Fue en 1994 cuando se detectaron las primeras enanas marrones y también los primeros planetas fuera del Sistema Solar, los conocidos como exoplanetas, y como explica el catedrático de la UPCT, «todavía no conocemos completamente sus características físicas, cómo son sus procesos de formación y evolución».

Dentro de su proyecto de investigación existen dos líneas fundamentales de trabajo. Una de ellas es llevada a cabo por medio de ordenadores. «Hemos desarrollado unos algoritmos, que seguimos perfeccionando, para poder cruzar información de grandes bases de datos astronómicos. Por medio de estos cruces encontramos objetos que presentan propiedades, tanto astrométricas como fotométricas, que indican su posible naturaleza subestelar», aclara. La otra línea de trabajo es la de observación de estos candidatos por medio de grandes telescopios, donde los investigadores toman datos tanto fotométricos como espectroscópicos. «Por lo general acudimos a observatorios astronómicos situados en las Islas Canarias o en Chile, aunque en diversas ocasiones hemos empleado observatorios en otros lugares del mundo», dice. Con estas observaciones pueden confirmar si realmente son objetos subestelares y determinar sus propiedades físicas con precisión: temperatura, masa, composición química de su atmósfera etc.

Con su trabajo, los científicos de la UPCT persiguen la búsqueda y caracterización de los mencionados objetos subestelares, la cual realizan con diferentes enfoques. «En uno de ellos estamos centrándonos en cúmulos estelares. La mayoría de estrellas se forman en estos cúmulos que, al cabo de unos centenares de millones de años desde su nacimiento, se van evaporando, esto es: las estrellas van abandonando el cúmulo hasta que este desaparece. Nuestro sol se formó en uno de estos cúmulos estelares», expone Pérez. Y añade: «Podemos determinar con precisión la edad de estos cúmulos y el interés de encontrar objetos subestelares ahí es que conocemos su edad».

Encontrar objetos en cúmulos de diversas edades les permite ver cómo cambian sus propiedades físicas en sus primeros estadios de evolución. Por otro lado, buscan objetos que sean compañeros de estrellas, que estén ligados gravitatoriamente a ellas. Para esto se apoyan en datos astronómicos de diversas épocas que les permitan realizar un estudio cinemático. Otros objetos interesantes son los de alto movimiento propio, lo que indica que son objetos cercanos al sistema solar.

Además, debido a que una buena proporción de estos objetos están situados muy cerca de estrellas, el grupo de la UPCT también está implementando técnicas de inteligencia artificial para mejorar las imágenes astronómicas corrigiendo la distorsión que introducen las turbulencias de nuestra atmósfera y poder así incrementar el poder de resolución de los telescopios empleados, lo que nos permitiría detectar objetos débiles cerca de estrellas, que pasan desapercibidos en las observaciones.

El hecho de que los objetos subestelares se descubrieran hace menos de 30 años hace que aún haya muchas lagunas en el conocimiento de sus propiedades, sobre todo de los menos masivos. Las enanas marrones se clasifican en tres tipos espectrales (de menos a más frío): L, T e Y. De este último tipo, Y, se conocen muy pocos objetos y es donde el desconocimiento es mayor.

Precisamente, recientemente han sido detectados un par de objetos subestelares cuyas propiedades físicas son bastante exóticas y que a día de hoy no se pueden explicar con ningún modelo teórico. A uno de esos objetos se le ha llamado 'El accidente' por su extraña composición química. Según Antonio Pérez, que también dirige el Departamento de Física Aplicada y Tecnología Naval de la UPCT, «el descubrimiento y caracterización de estos objetos nos permitirá completar y constreñir los modelos de formación y comprender cuáles son los ingredientes importantes».

En pocos meses se va a lanzar la misión espacial Euclid, de cuyo consorcio forman parte. Aunque la finalidad de esta misión es el estudio de la energía y la materia oscura, debido a que su rango observación es el infrarrojo, los datos obtenidos serán de mucha utilidad para la detección de objetos subestelares. «Todos los algoritmos que hemos desarrollado son de aplicación directa para la explotación científica de los datos de Euclid», afirma.

Otra línea de trabajo que el grupo de Astrofísica y Materia Condensada está empezando a desarrollar consiste en la detección de enanas marrones de baja metalicidad. «Todas las galaxias en su origen estaban formadas solo por hidrógeno, helio y trazas de litio, que es lo que había en el universo primigenio. En astronomía, a cualquier elemento diferente de los anteriores se le denomina metal y cuando hablamos de la metalicidad de las estrellas nos referimos a la mayor o menor abundancia de esos metales», aclara Pérez. Las primeras estrellas, por tanto, no tenían otros elementos distintos a los mencionados en su composición. Es lo que se denomina estrellas de nula metalicidad.

El resto de elementos químicos se forman bien en el núcleo de las estrellas o en su colapso en forma de supernova. Las estrellas al morir diseminan sus capas externas, ya sea de forma pacífica, si son poco masivas, o de forma violenta, si son muy masivas, y con esto enriquecen el medio interestelar, por lo que las sucesivas generaciones de estrellas tienen cada vez más metalicidad. «El interés en la detección de estos objetos radica en que estamos encontrando enanas marrones formadas en los primeros estadios de nuestra Galaxia. Es algo así como hacer arqueología astronómica en la Vía Láctea», concluye.

• Temas
• ciencia