¿Nuestro sistema solar está ubicado en un vecindario típico de la Vía Láctea? Los científicos se han acercado a responder esta pregunta gracias al proyecto Backyard Worlds: Planet 9, financiado por la NASA, una colaboración de “ciencia ciudadana” entre científicos profesionales y miembros del público.

Los científicos aprovecharon la red mundial de 150.000 voluntarios que utilizan Backyard Worlds: Planet 9 para encontrar nuevos ejemplos de enanas marrones. Estos objetos son bolas de gas que no son lo suficientemente pesadas para ser estrellas, ya que no pueden alimentarse mediante la fusión nuclear como lo hacen las estrellas. Y aunque "marrón" está en el nombre, parecerían magenta o rojo anaranjado si una persona pudiera verlas de cerca. Al hacer un mapa completo de estos objetos, los científicos podrían descubrir si diferentes tipos de enanas marrones están distribuidas uniformemente en las cercanías de nuestro sistema solar.

Los telescopios pueden detectar las enanas marrones porque emiten calor, en forma de luz infrarroja, que queda de su formación. La luz infrarroja es invisible para los ojos humanos, pero puede revelar detalles prometedores sobre las enanas marrones y otros objetos en todo el universo.

El resultado del nuevo esfuerzo de ciencia ciudadana es el mapa más completo hasta la fecha de las enanas L, T e Y en las cercanías del sistema solar. Estas variedades de enanas marrones pueden tener temperaturas de hasta miles de grados Fahrenheit, pero las enanas Y, que son las más frías, pueden tener temperaturas bajo cero y nubes hechas de agua.

Por supuesto, la idea que tiene un astrónomo de un vecindario es diferente en el espacio que en la Tierra. El mapa abarca un radio de 65 años luz, o alrededor de 400 billones de millas, con "vecinos cercanos" que habitan el espacio dentro de unos 35 años luz, o 200 billones de millas.

Desde 2017, los científicos ciudadanos han estado buscando candidatos para enanas marrón como parte de Backyard Worlds, utilizando datos del satélite NEOWISE de la NASA junto con observaciones de todo el cielo recopiladas entre 2010 y 2011 bajo su anterior apodo, WISE. El equipo de Backyard Worlds también colaboró con el programa Summer Research Connection de Caltech para involucrar a los estudiantes de secundaria en la búsqueda de enanas marrones. Tanto los voluntarios de todo el mundo como los estudiantes de secundaria en el área de Pasadena, California, figuran como coautores del estudio, que se presentó en la 237ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense.

Si bien las enanas marrones tienen entre millones y miles de millones de años, este equipo de científicos profesionales y ciudadanos tuvo un plazo mucho más corto para encontrarlas. Sabían que el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA era el único observatorio operativo que podía confirmar las distancias y posiciones de las enanas marrones que les interesaban, y Spitzer estaba programado para retirarse en Enero de 2020. Fue una carrera frenética encontrar tantas enanas marrones como pudieron para que Spitzer pudiera revelar sus ubicaciones con mayor precisión.

Afortunadamente, los científicos ciudadanos ayudaron a salvar el día: descubrieron docenas de nuevas enanas marrones.
 

"Sin los científicos ciudadanos, no podríamos haber creado una muestra tan completa en tan poco tiempo," dijo J. Davy Kirkpatrick, científico de Caltech/IPAC en Pasadena y autor principal del estudio. "Tener el poder de miles de ojos inquisitivos sobre los datos nos permitió encontrar candidatos de enanas marrones mucho más rápido."

Luego, astrónomos profesionales utilizaron a Spitzer para observar 361 enanas marrones locales de los tipos L, T e Y, y las combinaron con descubrimientos anteriores para hacer un mapa 3D de 525 enanas marrones. Además de los descubrimientos de la ciencia ciudadana, los científicos utilizaron CatWise, un catálogo de objetos de WISE y NEOWISE financiado por la NASA, para completar su censo.

Y hay una sorpresa: uno de los vecinos de nuestro sistema solar, la enana Y más fría conocida de la galaxia, con temperaturas probablemente por debajo del punto de congelación, representa un residente poco común en el vecindario cósmico. Los astrónomos habrían esperado encontrar muchas más en las cercanías. Pero esto puede deberse a que los telescopios actuales no son lo suficientemente sensibles para encontrarlas, ya que estos objetos son muy débiles.

Como ha descubierto una investigación anterior, de los siete objetos más cercanos a nuestro sistema solar, tres son tipos raros de enanas marrones. El resto son estrellas normales: la enana roja Proxima Centauri y la estrella de Barnard, y las estrellas similares al Sol Alpha Centauri A y B.

"Si pusiera el Sol en un lugar aleatorio dentro de nuestro mapa 3D y preguntara: Normalmente, ¿cómo son sus vecinos? Descubriríamos que se verían muy diferentes de lo que son nuestros vecinos reales," dijo Aaron Meisner, científico asistente del NOIRLab de la National Science Foundation y coautor del estudio.

Entonces, ¿se encuentra el Sol en un vecindario cósmico inusualmente diverso, o es solo que las enanas Y cercanas son más fáciles de detectar? Los astrónomos deberán investigar más para averiguarlo.

Algunas de estas enanas L, T e Y tienen masas y temperaturas similares a los exoplanetas, planetas más allá de nuestro sistema solar. Obtener detalles sobre planetas distantes puede ser un desafío porque si orbitan otras estrellas, la luz de las estrellas es mucho más brillante que el planeta. Dado que las enanas marrones en este estudio no orbitan las estrellas, un telescopio no tiene que restar la luz de las estrellas para mirarlas. Esto convierte a las enanas marrones en un nuevo tipo de laboratorio para comprender los exoplanetas.

Los científicos aprenderán aún más sobre las enanas marrones con el próximo telescopio espacial James Webb de la NASA, que examinará estos misteriosos objetos en detalle en luz infrarroja. La próxima misión SPHEREx de la NASA, que será un estudio infrarrojo de todo el cielo, también presenta nuevas oportunidades para caracterizar más enanas marrones.

El proyecto Backyard Worlds: Planet 9 está en curso y está abierto a todo el mundo que quiera unirse a la búsqueda para encontrar más objetos misteriosos en los datos de la nave espacial. Además de un total de unas 3.000 enanas marrones, los voluntarios han ayudado a encontrar la enana blanca más antigua y fría rodeada por un disco de escombros.

“Disfruto de este proyecto porque los objetos que enviamos a los investigadores pueden ser observados con un gran telescopio,” dijo Melina Thévenot, una científica ciudadana de Alemania que figura como coautora del nuevo estudio. "Creo que los voluntarios realmente podemos ver los frutos de nuestros esfuerzos con este proyecto y las publicaciones del equipo científico."