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Enana T

Un objeto con el tipo espectral T (también llamado enana T o enana marrón de metano ) [1] es una enana marrón [2] o un objeto joven de masa planetaria que flota libremente . [3] Un exoplaneta fotografiado directamente con una edad joven también puede ser una enana T. [4] Las enanas T son más frías que las enanas L , [1] pero más cálidas que las enanas Y. [5 ]

Prototipo Gliese 229B

Imagen del Hubble de Gliese 229B

La primera enana T descubierta fue Gliese 229B, que se descubrió en 1995. [6] Este objeto tenía una temperatura inferior a 1000 K y mostró metano (CH 4 ), vapor de agua (H 2 O) y monóxido de carbono (CO) en su espectro. En la atmósfera superior, el CO se convierte en CH 4 y H 2 O, mientras que lo opuesto es cierto para la atmósfera inferior más caliente. [7] [8] [9] También mostró absorción debido al cesio (Cs), pero faltaban las características de absorción que se encuentran comúnmente en las enanas M ( CaH , FeH , TiO y VO ). [10] El amoníaco (NH 3 ) se incluyó en el análisis del espectro. [11] El sodio (Na) y el potasio (K) también se detectan en esta enana T. [12] Trabajos posteriores encontraron una masa dinámica de 70 ± 5 M J para Gliese 229B, que es mucho más alta de lo que sugerirían los modelos de enfriamiento. [2] El tipo espectral es algo ambiguo. Esto se debe a que muestra una fuerte absorción de CH 4 a 1,3 y 1,6 μm, indicativa de un tipo T7, pero características más débiles de CH 4 y H 2 O a 1,1, 1,4, 1,9 y 2,2 μm, indicativas de un tipo T5-T6. [13] También se sospecha que Gliese 229B es un binario, lo que podría explicar su alta masa y su espectro inusual. [14] La binariedad se confirmó en 2024 con instrumentos en el Very Large Telescope , que resolvió el par y restringió su órbita a un semieje mayor ajustado de aproximadamente 16 distancias Tierra-Luna y un período orbital de aproximadamente 12,1 días. Gliese 229Ba tiene una masa de aproximadamente 38 MJ y Gliese 229Bb tiene una masa de aproximadamente 34 MJ . [ 15 ]

Tipo espectral T

Espectros de enanas T de medianas a tardías, que muestran la absorción debida al metano, vapor de agua, hidrógeno de la CIA y potasio.

El tipo espectral "T" fue propuesto por primera vez en 1999 con Gliese 229B como su único representante en ese momento. [1] Luego vino el descubrimiento de Gliese 570D , [16] SDSS 1624+00 (primera enana T de campo) [17] y SDSS 1346-00 (segunda enana T de campo). [18] Sin embargo, estas eran enanas T medias a tardías y las primeras enanas T tempranas (SDSS 0837, SDSS 1254 y SDSS 1021) se descubrieron en datos del Sloan Digital Sky Survey en 2000. Estos objetos muestran una absorción de CH 4 más débil que las enanas T descubiertas previamente. [19] CH 4 aparece primero en la banda K en enanas L8 y las enanas L y T se distinguen por la aparición de CH 4 en la banda H para enanas T. Las enanas T muestran una absorción creciente de H 2 O y CH 4 desde T0 hasta T8. Las características neutras de Na y K se amplían en las enanas L y T y la característica de Na aumenta en profundidad para las enanas L/T con un tipo espectral creciente. [20] Una de las enanas T más frías fue descubierta con UKIDSS , llamada UGPS 0722-05 . [21] [22] Los investigadores utilizaron WISE para descubrir enanas T tardías adicionales y los objetos de las enanas Y recién descubiertas. La transición entre enanas T e Y se define con la ayuda de UGPS 0722-05 como el estándar T9 y WISE 1738+2732 como el estándar Y0. Las enanas T tardías y Y tempranas muestran características de absorción profunda de H 2 O y CH 4 y la transición entre enanas T e Y ocurre cerca de 500 K. [5] [23] Otra enana T importante es Luhman 16 B, que es la enana T más cercana. Tiene un tipo espectral de T0.5, cerca de la transición L/T. Muestra un indicio de FeH en el espectro, que se debilita en enanas L tardías, pero se fortalece en enanas T tempranas a medias debido a la disrupción de las nubes. [24] [25] Las observaciones de enanas T en el infrarrojo cercano y medio con JWST muestran claramente características de absorción adicionales debido a NH 3 , CH 4 , H 2 O, CO y dióxido de carbono (CO 2 ). [26] Las observaciones con Gemini mostraron la primera detección de sulfuro de hidrógeno (H 2 S) e hidrógeno molecular (H 2 ) en el enano T6 DENIS J081730.0−615520 . [27]

Subenanos

Se conocen subenanas con un tipo espectral T, siendo 2MASSI J0937347+293142 la primera subenana de tipo T. Muestra colores azules en el infrarrojo cercano debido a la supresión del pico de 2,1 μm, probablemente causada por una mayor absorción inducida por colisión (CIA) del hidrógeno (H 2 ). [28] [29] Las subenanas tienen una metalicidad baja y al principio solo se conocía una pequeña muestra con metalicidad moderadamente baja. En 2020, el proyecto de ciencia ciudadana Backyard Worlds descubrió las primeras subenanas extremas de tipo espectral T, llamadas WISEA 0414−5854 y WISEA 1810−1010 . Estos objetos tienen colores azules inusuales, indicativos de una menor absorción de CH 4 . [30] Observaciones posteriores de WISEA 1810−1010 muestran que solo muestra absorción debido a H 2 O y H 2 en los espectros óptico e infrarrojo. El CH 4 falta por completo, lo que contrasta con la definición de enanas T como "enanas de metano" y WISEA 1810−1010 se denominó en cambio "enana de vapor de agua". [31] En 2024, Burgasser et al. introdujeron un sistema de clasificación para subenanas T, que permite la clasificación en subenanas suaves (d/sdT), subenanas (sdT) y subenanas extremas (esdT). La firma de una baja metalicidad es una fuerte absorción inducida por colisión (CIA) de moléculas de hidrógeno, características oscurecidas de metano y agua y una débil absorción de potasio KI. Este trabajo también identificó tres enanas marrones que son miembros candidatos de corrientes estelares . Los trabajos futuros con JWST , Euclid , Rubin y Roman aumentarán la muestra de subenanas T a miles. [32] JWST ya ha descubierto las primeras subenanas T distantes como UNCOVER-BD-1 . [33]

Enanas marrones

La mayoría de las enanas T son enanas marrones. Las enanas marrones tienen una masa inferior a la masa mínima de combustión de hidrógeno (0,075 M ☉ o 78,5 M J ). [34] Actualmente hay 920 objetos en la UltracoolSheet con un tipo espectral infrarrojo de T. [35] La tabla de parámetros fundamentales ultrafríos enumera objetos con un tipo espectral infrarrojo de T que tienen masas entre 2 y 58 M J . [36] [37] Se conocen enanas marrones de tipo T adicionales que orbitan estrellas o enanas blancas y la edad de la primaria puede ayudar a determinar la masa de las enanas T. [38] [39] [40] Una de las enanas T más antiguas conocidas es Wolf 1130 C, que tiene alrededor de 10 mil millones de años . [41]

Objetos de masa planetaria y exoplanetas

Uno de los primeros objetos que se determinó de manera concluyente como un objeto joven aislado de masa planetaria con tipo espectral T fue SDSS J1110+0116 (T5.5), que es miembro del grupo móvil AB Doradus de 120 Myr de antigüedad . [42] Otro descubrimiento significativo es uno de los objetos de masa planetaria más cercanos, llamado SIMP J013656.5+093347 (T2.5, 12.7 ±1.0 M J ), que es parte del grupo móvil Carina-Near de 200 Myr de antigüedad. [3] Este objeto también es variable con un período de 2.4 horas, probablemente debido a las nubes. [43] También muestra emisión de radio debido a las auroras . [44] Se conocen candidatos jóvenes adicionales a enanas T de otras asociaciones estelares jóvenes y estos objetos muestran colores rojos en comparación con las enanas T de campo. [45] Los exoplanetas jóvenes y sus compañeros de masa planetaria captados directamente a veces muestran un tipo espectral T, como 51 Eridani b (T4.5-T6). [4]

Nubes y variabilidad

Modelos de nubes en una enana T temprana (SIMP J0136+09, 2MASS J2139+02 ) y tardía (2MASS J0050–3322)

Dos de las enanas marrones más variables son las enanas T Luhman 16B, que muestran una variación de hasta el 20% [46] y 2MASS J2139+02 , que varía con una amplitud de hasta el 26%. [47] Las enanas T, especialmente las enanas T jóvenes de tipo temprano, a menudo son variables. La variabilidad se ha relacionado con la presencia de nubes, pero se propusieron otras explicaciones, como puntos calientes y auroras. [48] Se cree que estas enanas T tempranas tienen una cubierta de nubes de hierro y una capa de nubes de silicato irregular sobre ella. Se cree que las nubes de silicato se disipan cerca de la transición L/T, lo que resulta en la capa de nubes de silicato irregular y una alta variabilidad de amplitud para las enanas L tardías y T tempranas. [49] La disrupción de las nubes hace que las capas más profundas sean accesibles para las observaciones. Estas capas más profundas son más cálidas y contienen FeH. Esto explica la reaparición y el fortalecimiento del FeH y el color azul cercano al infrarrojo en las enanas T tempranas y medias. [25] Las enanas T tardías también deberían tener capas de nubes hechas de cromo , cloruro de potasio y diferentes sulfuros . Estas capas de nubes son delgadas y existen por encima de las nubes de silicato. [49] Una enana T tardía que es variable es WISE 0458+6434 (T8.5), que varió un 13% en una época. [50]

Campo magnético y auroras

La primera enana T detectada en emisión de radio fue 2MASS J1047+21 (T6.5), que fue descubierta con el radiotelescopio de Arecibo . [51] Desde entonces se descubrieron varias otras enanas T con emisión de radio, incluido el objeto de masa planetaria SIMP J013656.5+093347 (T2.5) [44] y el descubrimiento de la enana T BDR J1750+3809 con la ayuda de la emisión de radio. [52] La enana T más fría con una emisión de radio es WISEPA J062309.94-045624.6 (T8). [53] Se cree que la emisión de radio en las enanas T es generada por una aurora , similar a las enanas L tardías. Además, la emisión H-alfa a menudo está relacionada con la emisión de radio en enanas L4-T8 y se cree que proviene de auroras. [54] 2MASS 1237+6526 (T6.5) es una enana T inusual con fuerte emisión de H-alfa que fue descubierta en 2000. [55] Se teorizó que la emisión de H-alfa, la emisión UV y la emisión de radio provienen de una compañera fría (1-2.8 R 🜨 ; <500 K) o de una aurora. [56]

Binarios

Las binarias enanas T tardías son menos comunes que las binarias de tipo L. Solo el 8±6% de los sistemas con una primaria T5–Y0 son binarias y estos sistemas suelen tener una separación de unas pocas unidades astronómicas (UA). [57] Una binaria enana T bien conocida es Epsilon Indi B. [ 58] Esta binaria consta de una enana T1 y una T6 que orbitan entre sí con una separación de 2,65 UA. [59] También existen sistemas triples de enanas T, siendo 2M0838+15 la primera enana T triple completamente resuelta que se descubrió. [60]

Véase también

Referencias

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