Dos investigaciones realizadas con telescopios espaciales permitieron conocer con mayor precisión la composición y el comportamiento de las atmósferas de las enanas marrones, unos cuerpos celestes que comparten características con las estrellas y los planetas gigantes. Las observaciones del telescopio espacial James Webb revelaron variaciones en las nubes de agua de uno de estos objetos, mientras que el observatorio SPHEREx, de la NASA, identificó distintos gases en otros 37 cuerpos similares. Los resultados aportan información sobre los procesos atmosféricos que también ocurren en planetas como Júpiter y en mundos situados fuera del sistema solar.

Las enanas marrones se forman mediante el colapso de grandes nubes de gas, de manera similar a las estrellas, pero no alcanzan la masa necesaria para mantener la fusión nuclear del hidrógeno en su interior. Por este motivo, emiten principalmente el calor residual de su formación y presentan un brillo mucho más débil que el de una estrella convencional. Sus temperaturas y características atmosféricas pueden variar considerablemente, desde objetos extremadamente calientes hasta otros con condiciones semejantes a las de algunos planetas.

Detectaron cambios en las nubes de agua de un mundo cercano

El primer estudio fue dirigido por Brittany Miles, investigadora del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona, y se concentró en WISE 0855, la enana marrón más fría conocida. Este cuerpo se encuentra a aproximadamente 7,5 años luz de la Tierra, tiene una masa equivalente a unas dos veces la de Júpiter y presenta una temperatura cercana a los ocho grados bajo cero. Para estudiarlo, los científicos utilizaron el James Webb durante 11 horas consecutivas y registraron información sobre su luz cada 15 minutos.

El análisis permitió identificar variaciones atmosféricas compatibles con nubes de agua cuyo espesor cambia a medida que el objeto rota. Los investigadores también detectaron modificaciones en la presencia de monóxido de carbono y fosfina, dos sustancias que pueden ascender desde capas profundas mediante movimientos de convección. Este proceso ocurre cuando los gases más calientes se desplazan hacia regiones superiores de la atmósfera y contribuyen a modificar su composición.

Según Miles, las observaciones representan un avance porque permiten diferenciar los cambios producidos por las nubes de aquellos relacionados con la temperatura y la composición química. Los telescopios anteriores registraban variaciones generales en el brillo, pero no contaban con la precisión necesaria para separar esos fenómenos. El estudio mostró que las enanas marrones pueden presentar patrones atmosféricos dinámicos, con procesos físicos comparables a los observados en planetas gigantes.

Un segundo telescopio encontró gases en 37 enanas marrones

La segunda investigación fue encabezada por Zafar Rustamkulov, científico del Centro de Procesamiento y Análisis de Infrarrojos de Caltech, y utilizó datos del telescopio espacial SPHEREx. El equipo examinó 37 enanas marrones cercanas, con temperaturas comprendidas entre aproximadamente 2.200 grados y 20 grados bajo cero. El observatorio analizó la radiación emitida por estos cuerpos en 102 bandas de luz, desde el rojo visible hasta el infrarrojo, lo que permitió estudiar su composición atmosférica.

Los resultados, publicados en The Astrophysical Journal, revelaron señales de agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono y metano. La presencia de estas moléculas cambia según las condiciones físicas de cada objeto y permite estudiar cómo evolucionan sus atmósferas. Los científicos comprobaron que incluso las enanas marrones con temperaturas similares pueden presentar diferencias importantes en sus características químicas.

El equipo también identificó limitaciones en los modelos teóricos utilizados para explicar la evolución de estos cuerpos. Aunque las simulaciones reproducen algunas tendencias generales, todavía presentan dificultades para describir las etapas en las que las nubes atmosféricas se vuelven más delgadas y aumenta la presencia de metano. Rustamkulov señaló que las diferencias encontradas entre los objetos estudiados demuestran que sus atmósferas son más variadas de lo que predicen algunas de las herramientas disponibles.

Por qué estos descubrimientos ayudan a estudiar otros planetas

Las enanas marrones permiten investigar procesos físicos similares a los que ocurren en las atmósferas de Júpiter y Saturno, como la formación de nubes, el movimiento de gases y las diferencias de temperatura. Su estudio también resulta útil para comprender los planetas gigantes que orbitan otras estrellas, conocidos como exoplanetas. Al analizar cuerpos que emiten su propia radiación y que, en muchos casos, no están iluminados por una estrella cercana, los astrónomos pueden obtener información detallada sobre sus condiciones atmosféricas.

Los resultados del James Webb y SPHEREx también permitirán mejorar los modelos utilizados para interpretar las observaciones de mundos distantes. El equipo de Miles busca profundizar el análisis de los movimientos atmosféricos de WISE 0855, mientras que los responsables de SPHEREx cuentan con registros de miles de enanas marrones adicionales. Estas investigaciones podrían ayudar a establecer qué procesos físicos comparten los planetas gigantes y las enanas marrones, y cuáles dependen de sus diferentes características.