objeto binario con masa similar a la de Júpiter

Los objetos binarios de masa de Júpiter ( JuMBO ) son una clase hipotética de objetos celestes, definidos como objetos de masa planetaria que orbitan un centro de masa común. El reanálisis de afirmaciones iniciales no publicadas sobre su descubrimiento, a partir de observaciones del cúmulo de la Nebulosa de Orión realizadas por el Telescopio Espacial James Webb, identificó fuentes de fondo o estrellas enanas marrones, pero ningún objeto JuMBO. ^{[ 1 ]}

Se reportaron JuMBOs utilizando datos del estudio de la Nebulosa de Orión realizado por el Telescopio Espacial James Webb (JWST) a finales de 2022. Utilizando la Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam) del JWST, los astrónomos Samuel Pearson y Mark McCaughrean observaron una región de 1,2 × 0,8 pársecs de la nebulosa interior y el Cúmulo del Trapecio durante aproximadamente 35 horas. El estudio empleó doce filtros infrarrojos diferentes , elegidos específicamente para detectar características de absorción molecular propias de objetos de muy baja masa. ^{[ 2 ]}

Los objetos de masa planetaria se identificaron buscando patrones distintivos de absorción de agua y metano en sus atmósferas. Estas firmas moleculares aparecen como disminuciones de brillo en longitudes de onda específicas, lo que permite a los investigadores distinguir los objetos de masa planetaria genuinos de las estrellas de fondo que podrían parecer igualmente débiles debido a la extinción por polvo. Este método resultó particularmente eficaz para encontrar objetos con temperaturas entre 890 y 2520 Kelvin. ^{[ 2 ]}

El estudio reveló 540 objetos de masa planetaria, con 40 sistemas binarios y 2 tripletes entre ellos. Cada componente tiene una masa entre 0,7 y 13 masas de Júpiter ( M _J ), lo que los sitúa en el régimen de masa planetaria . Los pares binarios tienen separaciones que van desde 28 hasta 384 unidades astronómicas . Este descubrimiento fue inesperado porque la proporción de objetos que aparecen en pares binarios generalmente disminuye con la disminución de la masa en las poblaciones estelares y de enanas marrones. La alta fracción binaria de aproximadamente el 9 % entre estos objetos de masa planetaria contradijo esta tendencia establecida, lo que sugiere un posible nuevo mecanismo de formación. ^{[ 2 ]}

Se encontraron contrapartes radioeléctricas de JuMBO 24, que consta de dos objetos cada uno con 11,5 masas de Júpiter separadas por 28 unidades astronómicas, en los archivos de observaciones del Very Large Array (VLA) Karl G. Jansky del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) durante tres observaciones en 2012, 2018 y 2022. ^{[ 3 ]} Sin embargo, se descubrió que JuMBO 24 era una estrella de fondo M5.5 con una masa de 0,1 a 0,15 M _☉ . ^{[ 4 ]}

Los investigadores encontraron una emisión de radio constante en las frecuencias de 6,1 y 10,0 GHz, con una intensidad consistente de aproximadamente 50 microJansky en escalas de tiempo cortas y largas. La extensión espacial de la emisión de radio coincide con las observaciones infrarrojas del JWST, lo que indica que ambos componentes del sistema binario están produciendo ondas de radio. El objeto muestra un movimiento propio mínimo, lo que sugiere que no se mueve rápidamente con respecto al cúmulo de Orión. Si bien el mecanismo exacto que produce la emisión de radio aún no está claro, su naturaleza constante apunta a la radiación de electrones en cinturones alrededor de los objetos, similar a lo que ocurre en las estrellas enanas ultrafrías, pero con intensidades mucho mayores de lo esperado. El equipo no pudo detectar ninguna polarización circular en las ondas de radio, y las búsquedas de emisión de otros JuMBO en el cúmulo no tuvieron éxito. ^{[ 3 ]}

El descubrimiento de 42 sistemas JuMBO entre 540 objetos de masa similar a la de Júpiter que flotan libremente fue inesperado, ya que su fracción binaria del 9 % supera la de las enanas marrones ligeramente más masivas . Sus amplias separaciones también difieren notablemente de las binarias de enanas marrones típicas, que tienen separaciones mucho más cercanas, alrededor de 4 unidades astronómicas. ^{[ 6 ]}

Las teorías de formación actuales sugieren que los JuMBO podrían formarse cuando la radiación de estrellas masivas erosiona núcleos preestelares fragmentados mediante un proceso llamado fotoerosión . En este escenario, la radiación del continuo de Lyman de estrellas masivas impulsa un frente de choque de ionización hacia un núcleo preestelar que ya comenzaba a fragmentarse en un sistema binario. Este proceso comprime simultáneamente las capas internas y evapora las externas, dando como resultado un sistema binario de muy baja masa. El proceso parece ser más efectivo dentro de las regiones HII creadas por estrellas masivas, aunque muchos JuMBO observados se encuentran fuera de estas regiones en el cúmulo de la Nebulosa de Orión. Esta distribución sugiere que los objetos podrían haber migrado desde sus sitios de formación a través de interacciones dinámicas a lo largo del tiempo. ^{[ 6 ]}

Un extenso estudio argumentó que los JuMBO se formaron in situ, como las estrellas. Mediante simulaciones de N cuerpos de diferentes escenarios de formación, el estudio encontró que los JuMBO se forman con mayor probabilidad directamente junto a las estrellas del cúmulo, en lugar de por eyección de sistemas planetarios o eventos de captura. Los otros mecanismos propuestos —expulsión de pares de planetas de estrellas, eyección de sistemas planeta-luna o captura de planetas errantes— no produjeron suficientes sistemas binarios o requirieron condiciones iniciales poco realistas. ^{[ 7 ]}

El modelo más exitoso muestra que los JuMBO se forman mejor aproximadamente 0,2 millones de años después de las estrellas, cuando el entorno del cúmulo se ha estabilizado parcialmente. Este momento permite que sobrevivan suficientes JuMBO para igualar la fracción binaria observada del 8 %. El modelo también predice correctamente las separaciones orbitales observadas de 25 a 380 unidades astronómicas y las distribuciones de masa. La falta de JuMBO en cúmulos estelares más antiguos como Upper Scorpius se explica por su destrucción gradual a través de interacciones gravitacionales a lo largo del tiempo, y las simulaciones predicen que solo alrededor del 2 % de los pares originales sobreviven después de 10 millones de años. ^{[ 7 ]}

Otro estudio muestra que en simulaciones los JuMBO "podrían surgir de la eyección de dos planetas gigantes tras un encuentro cercano con una estrella que pasa cerca, si los dos planetas están casi alineados en su punto más cercano". ^{[ 8 ]} Sin embargo, este trabajo fue cuestionado. Según el modelado computacional de Zwart y Hochart (2025), el modelo se extrapola incorrectamente a los JuMBO y, por lo tanto, los objetos observados por el JWST requieren otra teoría. ^{[ 9 ]}

En un artículo del New York Times , los JuMBO fueron denominados "Enigmas Imposibles que Vienen en Parejas" . El astrónomo Samuel Pearson, de la ESA, comentó que tales objetos "no deberían existir", ya que ponen en tela de juicio las teorías actuales sobre la formación de planetas y estrellas. ^{[ 10 ]}