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TOMADA EN ENERO
Gigantescas antenas de radio repartidas por todo el planeta han permitido a investigadores de la Universidad de Valencia y el Instituto de Astrofísica de Andalucía captar con detalle el primer cinturón de radiación detectado alrededor de una enana marrón, donde también aparecen auroras. La 'fotografía', obtenida el pasado enero y publicada ahora en Science, evoca estructuras parecidas de la Tierra y Júpiter.
Hace más de medio siglo, en 1958, el físico estadounidense James Van Allen descubrió que el planeta Tierra estaba rodeado de iones y electrones atrapados en el campo magnético terrestre y que interferían en las comunicaciones de las sondas espaciales.
Casi a la vez, se observaron cinturones de radiación de este tipo, pero gigantes, alrededor del planeta Júpiter, a partir de ráfagas detectadas en observaciones de radio. Ahora se han descubierto por primera vez fuera del sistema solar, lo que muestra la universalidad de esta estructura.
En concreto, en la enana marrón LSR J1835+3259, a cuyo alrededor un equipo de científicos de la Universidad de Valencia (UV) detectó el pasado mes de enero un cinturón de radiación formado por partículas cargadas de energía y atrapadas en su intenso campo magnético.
El estudio, en el que participan también investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de España (RAC) y el Donostia International Physics Center (DIPC), se publica ahora en la revista Science.
Las enanas marrones, junto a las estrellas de muy baja masa, conforman la categoría astronómica de la enanas ultrafrías, y en el caso de LSR J1835, la forma de rosquilla de su cinturón de radiación es casi una versión a escala de los conocidos cinturones de Van Allen –llamados como su descubridor– que aparecen en nuestro planeta y en Júpiter.
"Aunque con un tamaño y una energía diferentes, esta similitud es evidente cuando se observan los cinturones de radiación de Júpiter y LSRJ1835 uno al lado del otro", señala el autor principal, Juan Bautista Climent, astrónomo de la UV vinculado también a la Universidad Internacional de Valencia.
"El diámetro de la estructura magnética alrededor de esta enana ultrafría es diez veces mayor que el de Júpiter y millones de veces más potente –añade–. En realidad, LSRJ1835 es 60 veces más pesada que este gigante gaseoso y gira tres veces más rápido. Ambos hechos se combinan para originar un intenso campo magnético en su superficie, muy similar al irradiado en un aparato de resonancia magnética".
El nuevo cinturón de radiación de LSRJ1835 se ha podido observar en longitudes de onda de radio gracias a la red europea de interferometría de línea de base muy larga (VLBI). LSRJ1835 es una enana marrón, un cuerpo de transición entre una estrella y un planeta, y situada a 18 años luz. Por tanto, es extremadamente pequeña y solo el uso de instrumentos de este tipo permite una visión detallada de su entorno.
Para obtener la imagen de su cinturón de radiación, la red europea de VLBI combinó antenas de radio gigantes repartidas por todo el planeta, desde España hasta China, desde Suecia hasta Sudáfrica.
Todas ellas han escaneado la enana marrón de forma simultánea para lograr una resolución 50 veces mejor que la del telescopio espacial James Webb.
El extraordinario detalle de la imagen de radio de LSRJ1830 también ha desvelado más secretos del objeto. El estudio descubre que, al igual que ocurre en la Tierra y en Júpiter, el cinturón de radiación contribuye a la formación de auroras.
Sin embargo, el gigantesco cinturón de radiación de LSRJ1835 da lugar a auroras extrasolares de una energía tan grande que se convierten en algo más que una afable luminiscencia.
"Estas auroras liberan energía de manera muy concentrada y a altísima temperatura que producen picos de emisión de radio 10 veces mayores que la emisión total de LSRJ1835", señala el coautor José Carlos Guirado, catedrático de Astronomía de la UV.
"Por primera vez tenemos una imagen de la aurora vista en luz polarizada y situada a medio camino entre las dos zonas de emisión correspondientes al cinturón, cerca de la superficie de LSRJ1835", añade Guirado.
Tanto la aurora como el cinturón de radiación se pueden observar de manera simultánea, lo que proporciona una valiosa información sobre la geometría de esta enana marrón. El estudio plantea que enanas ultrafrías que emiten radio poseen campos magnéticos ordenados por dipolos con morfologías y auroras similares a las de gigantes gaseosos como Júpiter.
Imágenes de radio reconstruidas de LSR J1835+3259 utilizando la red europea VLBI y esquema explicativo. Las dos manchas corresponden al cinturón de radiación en forma de donut visto de canto. El contorno representa la potente luz polarizada que se origina en la aurora, cerca de la superficie de la enana marrón, situada a medio camino entre las componentes de radio del cinturón de radiación. / Joan Climent et al./Science
Por otra parte, los resultados de este estudio en LSRJ1835 demuestran que la red europea de VLBI es capaz de cartografiar cinturones de radiación en objetos cercanos, así como de anticipar que futuros instrumentos, como el Square Kilometre Array, ampliarían estos estudios a objetos más pequeños y remotos, incluidos los exoplanetas.
El conocimiento del entorno magnético de los exoplanetas es extremadamente importante para calibrar las posibilidades de albergar vida extraterrestre. "Que la vida sea viable depende en gran medida de las características de la radiación que rodea a estos nuevos mundos", recuerda otro de los autores del estudio, Miguel Ángel Pérez-Torres, del IAA-CSIC.
Referencia:
J. B. Climent, J. C. Guirado, M. Pérez-Torres, J. M. Marcaide, L. Peña-Moñino. "Evidence for a radiation belt around a brown dwarf". Science, 2023