sábado, 31 de marzo de 2018

Némesis, la compañera oculta del Sol

Después de la publicación en 1984 del trabajo de David Raup y Jack Sepkoski sobre la periodicidad en extinciones masivas de seres vivos cada 26 millones de años a lo largo de los últimos 250 millones de años, que no podía atribuirse a causas naturales terrestres, se produjo una intensa actividad científica para buscar una explicación extraterrestre para este fenómeno.

Así, en el mismo número 308 de la revista Nature de 1984 aparecieron dos trabajos que proponían la existencia de una estrella desconocida, compañera del Sol, como causa de esas extinciones El primero, publicado por Marc Davis,  Piet Hut y Richard A. Muller [1], postulaba la presencia de una estrella enana roja (red dwarf) situada a una distancia máxima media de 95.000 UA (~ 1,5 años-luz) del Sol, con una órbita altamente inclinada y con excentricidad de 0,7, que sería estable durante 2-3 mil millones de años.
Traducción: John Hardand
 Su perihelio (distancia mínima al Sol) sería de unas 30.000 Unidades Astronómica (UA), lo que la llevaría a la parte interna de la Nube de Oort y alteraría las órbitas de un gran número de cometas de esa Nube, parte de los cuales impactarían más tarde en la Tierra.
Esta estrella, llamada “Némesis” por Richard A. Muller, tendría una magnitud aparente entre +7 y +12 y un bajo movimiento propio, lo que dificultarían mucho su detección.

Magnitud aparente: medida de la visibilidad de un cuerpo celeste desde la Tierra. Los cuerpos visibles tienen magnitudes negativas (Luna: -12,6; Sol: -27) y los muy poco visibles magnitudes positivas (Saturno: +0,5; Plutón: +14). El ojo humano puede ver, como mínimo, cuerpos de sexta magnitud (+6).

El segundo artículo, realizado por D.P. Whitmire y A.A. Jackson [2], propone una estrella binaria algo diferente. Sería una enana marrón (brown dwarf) con una masa comprendida entre 70 – 0,2 Mj (Mj= masa de Júpiter) y una órbita altamente excéntrica (0,9) con un afelio (distancia máxima del Sol) de 88.000 UA (~ 1,4 años-luz) y un perihelio de 20.000 UA.

En 1985, el astrónomo Armand Delsemme (Universidad de Toledo, Ohio, USA) estudió [3] el movimiento de 126 cometas “jóvenes” (cometas que dejaron la Nube de Oort hace unos 20 millones de años)  y comprobó que la mayoría tenía un movimiento retrógrado, opuesto al de los planetas del Sistema Solar.  De las direcciones alteradas de estos cometas, el Dr. Deselmme calculó que la Nube de Oort recibió un impulso gravitacional por un cuerpo celeste hace 20 millones de años aproximadamente.

Este cuerpo estaría situado en la constelación del Dragón, cerca de la Osa Menor, y se movería lentamente con una velocidad de 0,2 – 0,3 km/s con una órbita casi perpendicular a la eclíptica (plano de la órbita de la Tierra). “La estrella Némesis sería una buena explicación para esto”, comentó Deselmme. Otra posible explicación sería la influencia de un enorme planeta con una masa entre 20 y 60 veces la masa del planeta Júpiter.

En 1999, J.J. Matese, P.G. Whitman y D.P. Whitmire de la Universidad de Louisiana (USA) publicaron un trabajo [4] sobre 82 cometas de la clase I y encontraron que aproximadamente el 25% presentaban anomalías en la distribución de elementos orbitales. Estas anomalías se podían explicar si existiera un perturbador gravitacional en la Nube de Oort. Los autores proponían como causante de las anomalías a una estrella enana marrón (brown dwarf) con una masa entre 6 – 1.4Mj, orbitando a unas 25.000 UA.
En el mismo año 1999, J.J. Matese usó una base ampliada de cometas clase I y, de nuevo, se confirmó [5] la posible presencia de la estrella enana marrón anterior, que tendría una temperatura superficial de ~ -73ºC.

En 2005, los investigadores indúes Varun Bhalerao y M.N. Vahia publicaron un trabajo [6] donde calculaban cuál sería la masa máxima de la estrella Némesis para un periodo de rotación de 27 millones de años, correspondiente a la periodicidad observada en las extinciones masivas. Concluyeron que, si el supuesto sistema binario Sol-Némesis tiene un periodo de 27 millones de años, el Sol no puede tener una estrella compañera con una masa mayor que 44Mj o 0.042 Ms (Ms= masa del Sol).

En 2003 se descubrió el objeto rojo transneptuniano (TNO) Sedna, de unos 1.000km de diámetro y con una extraña órbita que le lleva a 76 UA del Sol en su perihelio y a unas 937 UA en su máximo alejamiento (afelio), órbita que le lleva 11.400 años en recorrerla.
Órbita de Sedna en rojo. Crédito: Wikipedia
"Sedna no debería estar ahí", comentó el astrónomo Mike Brown, (uno de sus codescubridores). Nunca está lo suficientemente cerca del Sol para que su órbita esté afectada por él, pero nunca se aleja tanto para que esté afectada por otra estrella. Quizás un objeto masivo desconocido esté haciendo que la órbita de Sedna sea la que es. Pero, ¿qué clase de objeto sería?

Para responder a esta pregunta, en 2006 J.J. Matese, D.P. Whitmire (Universidad de Louisiana) y J.J. Lissauer (NASA Ames Research Center) publicaron [7] una investigación teórica que les llevó a la conclusión de que la influencia gravitatoria de una estrella, compañera del Sol, con una masa entre 3-10 Mj, orbitando a ~10.000 UA (Unidades Astronómicas) y con una inclinación respecto a la eclíptica entre 45º-125º, podría ser la causa de la extraña órbita de Sedna.

En 2011, los dos primeros autores del trabajo anterior hicieron una actualización [8] de su investigación haciendo uso de los datos aportados por el satélite infrarrojo IRAS (1983) y el catálogo infrarrojo 2MASS (2001). La ausencia de la supuesta estrella Némesis en estos datos infrarrojos llevaron a J.J. Matese y D.P. Whitmire a introducir unas restricciones en su masa y distancia al Sol que ahora serían 1-4 Mj y semieje mayor 10.000-30.000 UA. Con estos nuevos parámetros, Némesis ya no sería capaz de producir la "lluvia de cometas" que causaría extinciones masivas, pero sí afectaría las órbitas de TNO como Sedna.

En 2017, Sarah I. Sadavoy (Max-Planck -Institut für Astronomie, Alemania ) y Steven W. Stahler, (Universidad de California, USA) realizaron un estudio por radio [9] de una nube molecular gigante, llena de estrellas jóvenes, en la Constelación de Perseo. Para explicar los datos observados, crearon un modelo matemático que dio como resultado que todas las estrellas del tipo del Sol nacían con una estrella compañera, formando un sistema binario con separaciones entre estrellas mayores de 500 UA.
Credito: NASA/JPL-Caltech
Entonces, ¿existió realmente Némesis en nuestro sistema solar? "Nosotros decimos, sí, probablemente hubo una estrella Némesis hace mucho tiempo", comentó Steven Stahler, co-autor del estudio. Pero, dado que no ha sido detectada aún, se supone que con el tiempo escapó del Sistema Solar. En próximas entradas  de este blog veremos que es cuestionable esta afirmación.

Como hemos podido ver, a lo largo de 33 años después de la publicación del primer artículo, la hipótesis Némesis sigue viva en la literatura científica y, muy recientemente, ha pasado de ser una estrella teórica a una que sí existió (o existe) realmente.

REFERENCIAS
[1]”Extintion of species by periodic comet showers”, Davis, M.; Hut, P.; Muller, R.A., Nature. 308 (1984).
[2]”Are periodic mass extinctions driven by a distant solar companion?”,  Whitmire  D.P.  y A.A. Jackson. Nature. 308 (1984).
[3]”An orbit for Nemesis”, Dietrick Thomsen, Sciencie News, 26/01/1985.
[4]”Cometary evidence of a masive body in the outer Oort cloud”, J.J. Matese; P.G.Whitman; D.P. Whitmire. Icarus, 141, 354-366, 1999.
[5]”Suppotive Evidence for a Brown Dwarf Solar Companion”, J.J. Matese, ASO Conference Series, 1999.
[6] "Mass limit on Nemesis", Varun Bhalerao, M.N. Vahia, Bulletin Astromical Society India, 33, 27-33, 2005
[7]"A wide-binary solar companion as a possible origin of Sedna-like objects", J.J. Matese, D.P. Whitmire, J.J. Lissauer, Proceedings IAU Symposium No. 229, 2006.
[8]"Persistent Evidence of a Jovian Mass Solar Companion in the Oort Cloud", J.J. Matese, D.P. Whitmire. Icarus, 211, 936-938, 2011.
[9]"Embedded binaries and their dense cores", Sarah I. Sadavoy, Steven W. Stahler, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, volume 469, Issue 4, 21/agosto/2017 

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