Enano Y

Un objeto con un tipo espectral Y (también llamado enana Y ) es una enana marrón o un objeto de masa planetaria que flota libremente . Tienen temperaturas inferiores a unos 500 Kelvin (227 °C; 440 °F) y son más fríos que las enanas T. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Las enanas Y tienen un espectro similar al del planeta gigante Júpiter . ^{[ 3 ]}

Cuando se definieron las clases espectrales de enanas L y enanas T, se mencionó que la letra Y estaba disponible para una clase espectral adicional. ^{[ 4 ]} A principios de la década de 2000, ya se teorizó que debían existir objetos "más allá de las enanas T" y que estos objetos cerrarían la brecha entre las enanas T y los planetas gigantes del Sistema Solar . Los objetos más fríos que las enanas T emitirían principalmente infrarrojo como radiación térmica , por lo que se anticiparon observaciones y descubrimientos con telescopios infrarrojos como WISE , Spitzer y el Telescopio Espacial James Webb . El modelado de tales objetos fríos predijo la desaparición de las características de sodio (Na D) y potasio (KI) alrededor de 500 K y la aparición de nubes de agua alrededor de 400–500 K. Se predijo que existirían nubes de amoníaco por debajo de aproximadamente 160 K. ^{[ 5 ]} La formación de estas nubes se teorizó anteriormente en la clasificación de gigantes gaseosos de Sudarsky . ^{[ 6 ]}

Después de que se propusieran algunos candidatos en 2010 y 2011, ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} se descubrió una muestra más grande de enanas Y con WISE y se estableció el tipo espectral de enana Y, usando UGPS 0722-05 como estándar T9 y WISE 1738+2732 como estándar Y0. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Un descubrimiento significativo fue el descubrimiento de WISE 0855−0714 , que sigue siendo la enana Y más fría y cercana descubierta. ^{[ 10 ]} Tiene una temperatura de 285 K (12 °C; 53 °F) y tiene el tipo espectral más reciente de Y4. ^{[ 11 ]}

Una enana Y se caracteriza por sus profundas bandas de metano (CH₄ ₎ y vapor de agua (H₂O ₎ , así como un pico de banda J más estrecho que el estándar T9. El pico de banda J se estrechará con un tipo espectral posterior a T8. Las primeras observaciones también mostraron evidencia de amoníaco (NH₃ ₎ en el espectro infrarrojo cercano. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Las observaciones modernas con JWST detectan CH₄ _, H₂O _, NH₃ _, monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO₂ ₎ en la atmósfera de las enanas Y. La fosfina (PH₃ ₎ estaba ausente de la atmósfera, a pesar de que se predijo su presencia. ^{[ 12 ] [ 13 ]} Observaciones posteriores encontraron bajas cantidades de fosfina en WISE 0855−0714. ^{[ 14 ]} Las observaciones del JWST mostraron que los modelos subestiman la abundancia de CO ₂ y sobreestiman la de PH ₃ para las enanas T e Y tardías. Las explicaciones propuestas para la falta de PH ₃ son que se condensa en nubes de dihidrogenofosfato de amonio (NH ₄ H ₂ PO ₄ ), una comprensión incompleta de la química del fósforo o una mezcla diferente de la atmósfera. ^{[ 15 ]} Otro trabajo sugiere la formación de fosfuro metálico en la mayoría de las enanas marrones, agotando la fosfina en la atmósfera. La formación de fosfuro ocurre solo en enanas marrones con metalicidad suficientemente alta. ^{[ 16 ]} La sobreabundancia de CO ₂ se explica con una mejor comprensión de la química del CO ₂ con respecto a la química del CO. ^{[ 15 ]} Las características de absorción de CH ₄ , H ₂ O y NH ₃ se vuelven más profundas con temperaturas más bajas. El pico de 5 μm no muestra tal correlación y en cambio muestra una gran diversidad. Esta región está influenciada por múltiples moléculas, incluyendo CO y CO₂ _, que varían mucho entre fuentes. La razón de esta variación podría deberse a una gravedad superficial diferente o a diferencias en _la metalicidad . ^{[ 13 ] [ 17 ]} CO₂Se observó una ligera disminución de las enanas T a las enanas Y, pero no del CO. ^{[ 17 ]} El sulfuro de hidrógeno (H ₂ S) se utiliza para mejorar los ajustes espectrales de las enanas T e Y. Actualmente, las únicas enanas Y con H ₂ S detectado son WISE 1828+26 y WISE 0359−5401 . ^{[ 18 ]} Se encontraron algunos isótopos en WISE 0855−0714. Un estudio encontró metano deuterado (CH ₃ D) ^{[ 14 ]} y otro estudio encontró ¹⁵ N H ₃ . ^{[ 19 ]}

Enanas Y peculiares

Actualmente, solo existe el sufijo pec, que significa "peculiar" o inusual, para las enanas Y. Cualquier peculiaridad espectral se denota de esta manera, como el pico de la banda Y y el color YJ de WISE 1639−6847 (Y0pec), que es diferente de otras enanas Y. ^{[ 27 ]} En algunos casos, la peculiaridad se explica con una metalicidad no solar o una gravedad superficial inusual . Un ejemplo es CWISE J1055+5443 , para la cual los investigadores encuentran que los modelos de baja gravedad se ajustan mejor al espectro, probablemente debido a una edad joven. ^{[ 28 ]} Las observaciones del JWST encontraron dos enanas Y con características espectrales inusuales de las moléculas que contienen carbono. CWISEP J1047+54 mostró CO y CO ₂ anormalmente fuertes y probablemente CH ₄ más débil . ^{[ 13 ]} Se encontraron características de absorción fuertes de CO y CO _{2 similares en} WISE J1206+8401 . ^{[ 17 ]} WISE J0535−75 por otro lado no mostró CO ₂ discernible y CO casi indetectable, pero también mostró una absorción de NH ₃ más fuerte en comparación con enanas Y con temperatura similar. ^{[ 13 ]} Otro descubrimiento espectral notable con JWST es la emisión de metano en CWISEP J1935-1546 , que se interpreta con la presencia de una aurora . ^{[ 29 ]} Una de las primeras subenanas de tipo Y sospechosas es WISEA J1534−1043 , que muestra un color azul inusual. ^{[ 30 ]} Esto fue confirmado con JWST, que también incluyó la primera detección de silano en un objeto subestelar . ^{[ 31 ]}

Las masas estimadas para las enanas Y están entre 3 y 29 M _J , pero más comúnmente por debajo de 21 M _J. Esto las hace similares a los exoplanetas masivos. ^{[ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

Solo hay una enana Y confirmada que se mueve junto con una enana blanca , llamada WD 0806−661 B o Ahra. ^{[ 35 ] [ 36 ]} Aunque tiene masa planetaria, Rodríguez et al. sugieren que es improbable que se haya formado de la misma manera que los planetas. ^{[ 8 ]} Además, existe el compañero T/Y Ross 19B , que orbita una estrella de la secuencia principal . ^{[ 37 ]} Existe una pequeña muestra de exoplanetas (candidatos) con una temperatura inferior a 500 K, que podrían confirmarse espectroscópicamente como enanas Y en el futuro. Estos exoplanetas son Epsilon Indi Ab (275 K), ^{[ 38 ]} GALEX J071816.4+373139b (400 K), ^{[ 39 ]} WD 0310–688b (248 +84 −61 K), ^{[ 40 ]} y 14 Herculis c (275 K). Dos candidatos alrededor de enanas blancas resultaron ser falsos positivos . ^{[ 41 ] [ 42 ]}

Se conocen sistemas binarios que consisten en una enana T tardía primaria y una enana Y secundaria desde el descubrimiento de CFBDS J1458+10 durante el descubrimiento temprano de las enanas Y. ^{[ 9 ]} Otros sistemas binarios de este tipo son WISEPC J1217+1626 ^{[ 43 ]} y WISE J0146+4234 . ^{[ 44 ]} Se descubrieron dos sistemas binarios Y+Y con JWST: WISE J0336−0143 ^{[ 45 ]} y CWISEP J1935−1546 .

En 2010-2011, los astrónomos utilizaron por primera vez el Observatorio de Arecibo para buscar emisiones de radio aurorales de las compañeras enanas Y de dos estrellas similares al Sol, HD 38529A y HD 106252. [ ^{46 ] Plantearon} la hipótesis de que la transferencia de energía cinética o magnética de los vientos estelares que inciden sobre las magnetosferas de las enanas marrones causaría emisiones de radio similares a la radiación decamétrica de Júpiter. La medición de dichas emisiones habría permitido determinar directamente la intensidad del campo magnético de las enanas marrones. Sin embargo, no se detectó ninguna emisión de radio y, por el momento, se desconoce la intensidad del campo magnético de las enanas Y.

Cronología de los descubrimientos de enanas Y:

• Abril de 2010: Dos enanas submarrones ultrafrías recién descubiertas ( UGPS 0722-05 y SDWFS 1433+35) fueron propuestas como prototipos para la clase espectral Y0. ^{[ 7 ]}

• Febrero de 2011: Luhman et al. informaron del descubrimiento de WD 0806−661 B , una enana marrón compañera de una enana blanca cercana, con una temperatura de c. 300 K (27 °C; 80 °F) y una masa de 7 M _J . ^{[ 35 ]}     

• Febrero de 2011: Poco después, Liu et al. publicaron un informe sobre una enana marrón "muy fría" (aprox. 370 K (97 °C; 206 °F) ) que orbitaba otra enana marrón de masa muy baja y señalaron: "Dada su baja luminosidad, colores atípicos y temperatura fría, CFBDS J1458+10B es una candidata prometedora para la hipotética clase espectral Y". ^{[ 9 ]}    

• Agosto de 2011: Científicos que utilizaron datos del Explorador de Sondeo Infrarrojo de Campo Amplio (WISE) de la NASA descubrieron seis objetos que clasificaron como enanas Y con temperaturas tan bajas como 25 °C (298 K; 77 °F) . ^{[ 47 ] [ 48 ]} Estos fueron publicados en dos artículos. ^{[ 1 ] [ 2 ]}   

• Julio de 2012: Se descubrieron siete nuevas enanas Y, lo que elevó el número total de enanas Y confirmadas a catorce. ^{[ 49 ] [ 50 ]} Una de las enanas Y, llamada WISE 1828+2650 , era, hasta agosto de 2011, la poseedora del récord de la enana marrón más fría: al no emitir luz visible alguna, este tipo de objeto se asemeja más a un planeta errante que a una estrella. Inicialmente se estimó que WISE 1828+2650 tenía una temperatura atmosférica inferior a 300 K (27 °C; 80 °F) . ^{[ 51 ]} Su temperatura se ha revisado desde entonces, y las estimaciones más recientes la sitúan en el rango de 250 a 400 K (−23 a 127 °C; −10 a 260 °F) . ^{[ 52 ]}      

• Noviembre de 2012: Se descubrió WISE J1639−6847 . En febrero de 2024, era la segunda enana Y conocida más cercana a la Tierra. ^{[ 53 ]}

• Abril de 2014: Se anunció WISE 0855−0714 , con un perfil de temperatura estimado de alrededor de 225 a 260 K (−48 – −13 °C; −55–8 °F) y una masa de 3 a 10 M _J . ^{[ 10 ]} También fue inusual porque su paralaje observado significaba una distancia cercana a 7,2 ± 0,7 años luz del Sistema Solar.      

• Mayo de 2014: Se publicó el estudio de la enana Y WISE J2209+2711 . ^{[ 54 ]}

• Noviembre de 2014: Se estimó que el objeto WISEA J1141−3326 era una enana Y ^{[ 55 ]} y posteriormente se confirmó. ^{[ 56 ]}

• Abril de 2015: Se descubrió el sistema binario enano T+Y WISE J0146+4234 AB . ^{[ 57 ]}

• Mayo de 2015: Se descubrieron tres enanas Y con el Hubble, lo que elevó el número total de enanas Y confirmadas a 21. ^{[ 58 ]}

• Junio ​​de 2018: WISEA J0302−5817 fue publicada como una enana Y, y WISEA J1141−3326 fue confirmada como una enana Y. ^{[ 56 ]}

• Agosto de 2019: Una búsqueda en el catálogo CatWISE reveló CWISEP J1935-1546 , una de las enanas marrones más frías con una temperatura estimada de 270 a 360 K (−3–87 °C; 26–188 °F) . ^{[ 59 ]} En 2023 se anunció que CWISEP J1935-1546 tenía emisión de metano potencialmente debido a auroras. ^{[ 60 ]}    

• Enero de 2020: En enero de 2020, el descubrimiento de WISE J0830+2837 , descubierto inicialmente por científicos aficionados del proyecto Backyard Worlds , se presentó en la 235.ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense . Esta enana Y se encuentra a 36,5 años luz del Sistema Solar y tiene una temperatura de aproximadamente 350 K (77 °C; 170 °F) . ^{[ 61 ]}   

• Febrero de 2020: El catálogo CatWISE combinó los sondeos WISE y NEOWISE de la NASA . ^{[ 62 ]} Amplió el número de fuentes débiles y, por lo tanto, se ha utilizado para encontrar las enanas marrones más débiles, incluidas las enanas Y. Los investigadores de CatWISE descubrieron diecisiete candidatas a enanas Y. El color inicial con el Telescopio Espacial Spitzer indicó que CW1446 es una de las enanas Y más rojas y frías. ^{[ 63 ]} Datos adicionales con Spitzer mostraron que CW1446 es la quinta enana marrón más roja, con una temperatura de aproximadamente 310 a 360 K (37–87 °C; 98–188 °F) y una distancia de aproximadamente 10 pársecs. ^{[ 64 ]}    

• Agosto de 2020: Se descubrieron cinco candidatas a enanas Y a través del proyecto Backyard Worlds. ^{[ 65 ]}

• Abril de 2021: Los equipos de CatWISE y Backyard Worlds publicaron nuevos candidatos a enanas Y en un artículo colaborativo. ^{[ 66 ]}

• Agosto de 2021: Ross 19B , un objeto antiguo cerca del límite T/Y que orbita una enana M, fue descubierto por el equipo de Backyard Worlds. ^{[ 37 ]}

• Abril de 2023: WISE J0336−0143 fue confirmado como un sistema binario de enanas Y con el JWST. ^{[ 67 ]} La secundaria B es probablemente una de las enanas Y confirmadas más frías hasta diciembre de 2023, con una temperatura estimada de 246 a 404 K (−27–131 °C; −17–268 °F) . ^{[ 68 ]}    

• Noviembre de 2023: CWISE J1055+5443 , un objeto previamente clasificado como una enana T, fue confirmado como una enana Y cercana. ^{[ 69 ]}

• Diciembre de 2023: Se publicaron tres nuevos candidatos a enanas Y. ^{[ 68 ]} El número total de enanas Y confirmadas era de 27, y existían 30 candidatos adicionales a enanas Y a febrero de 2024.