Dos telescopios espaciales revelaron que las enanas marrones (objetos celestes más grandes que los planetas gigantes pero incapaces de convertirse en estrellas) tienen atmósferas dinámicas con nubes de agua, gases complejos y patrones climáticos que recuerdan a los de Júpiter.

Nuevos estudios analizan en detalle la composición química y el comportamiento atmosférico de estos mundos oscuros, con implicancias directas para la comprensión de los planetas gigantes fuera del sistema solar.

Los trabajos las examinaron desde el espacio con una precisión que antes era imposible. El primero, liderado por Brittany Miles, astrónoma asistente del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona, tiene aceptación para publicación en The Astrophysical Journal. El segundo, con Zafar Rustamkulov del Centro de Procesamiento y Análisis de Infrarrojos (IPAC) de Caltech como autor principal, ya apareció en esa misma revista.

Una enana marrón nace del colapso de una nube de gas, como una estrella, pero no reúne la masa necesaria para sostener la fusión de hidrógeno en su interior, el proceso que hace brillar a los astros. Por eso ocupa una posición intermedia entre las estrellas y los planetas gigantes: emite un débil calor propio, producto de su formación, pero no tiene luz estable.

El primer estudio se centró en WISE 0855, la enana marrón más fría conocida, a solo 7,5 años luz de la Tierra. Con una temperatura de aproximadamente 265 kelvins (-8 °C), este objeto de masa equivalente a unas dos veces la de Júpiter roza el límite entre las categorías de enana marrón y planeta gigante.

Miles y su equipo utilizaron el Telescopio Espacial James Webb (JWST) para observar WISE 0855 durante 11 horas consecutivas y tomaron un espectro de su luz (es decir, una descomposición de esa luz en longitudes de onda que permite identificar qué moléculas están presentes) cada 15 minutos. El resultado fue el registro más detallado jamás obtenido de este mundo frío a lo largo del tiempo, y la primera confirmación directa de que las nubes de agua en un cuerpo ajeno al sistema solar cambian de grosor, exactamente como ocurre con las nubes en la Tierra.

"Esta es la primera vez que pudimos confirmar que las nubes de agua se vuelven más delgadas y más gruesas en un mundo cercano. Antes del JWST, solo teníamos fotometría, que mezclaba los efectos de las nubes, la química y la temperatura. Ahora podemos distinguirlos", afirmó Miles.

El instrumento de espectroscopía de resolución media del JWST detectó dos procesos simultáneos en la atmósfera de WISE 0855: la variación de las nubes de agua en capas altas a medida que el objeto rota, y el ascenso de gases desde las capas profundas por convección, el mismo mecanismo por el que el líquido caliente sube desde el fondo de una olla.

Ese segundo proceso, conocido como química de desequilibrio, involucra moléculas de monóxido de carbono y fosfina que fluctúan en tiempo real. Mark Marley, coautor del estudio y director del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona, explicó que observar una atmósfera desde lejos implica descifrar una señal incompleta. La luz que llega hasta los telescopios atraviesa primero las nubes y los gases del objeto, que bloquean o dejan pasar distintas partes de esa luz. Por eso, los científicos pueden conocer la composición y la temperatura de WISE 0855, pero también necesitan entender cómo su propia atmósfera modifica la señal antes de que alcance el espacio.

El segundo estudio provino del telescopio espacial infrarrojo SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) de la NASA, lanzado en marzo de 2025 y administrado por el Laboratorio de Propulsión a Reacción (JPL) en California. Aunque el diseño principal del telescopio apunta a mapear la distribución de cientos de millones de galaxias para reconstruir los primeros instantes tras el Big Bang, su capacidad para observar el cielo completo lo convierte también en una herramienta para el estudio de enanas marrones.

El equipo de Rustamkulov analizó observaciones de 37 enanas marrones cercanas, con temperaturas que van desde los 2.200 °C hasta los -20 °C. El telescopio midió el brillo de cada objeto en 102 colores distintos, desde el rojo visible hasta el infrarrojo, lo que permitió identificar firmas moleculares de agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono y metano en sus atmósferas.

"Vemos las firmas de estas moléculas y cómo cambian de un objeto a otro en todo el rango de temperaturas", afirmó Davy Kirkpatrick, coautor del estudio y científico del IPAC de Caltech. Una ventaja central de SPHEREx es que opera desde el espacio en longitudes de onda que la atmósfera terrestre bloquea por su propio contenido de agua. "Captamos luz de las profundas nubes rojizas de enanas marrones en todo el cielo", señaló Rustamkulov.

El estudio también encontró que los modelos teóricos actuales reproducen tendencias químicas generales, pero no logran explicar con precisión las transiciones en las que las nubes de estos objetos se adelgazan y dan paso a atmósferas ricas en metano. "Ninguna enana marrón es igual a otra. Incluso a la misma temperatura, sus espectros lucen muy distintos", indicó Rustamkulov.

Más allá de los datos concretos, los estudios apuntan en la misma dirección: la física que mueve las nubes, los gases y las tormentas de las enanas marrones es similar a la que opera en planetas gigantes como Júpiter. Y si esa física es universal, también vale para los planetas gigantes que orbitan otras estrellas, los llamados exoplanetas, que los astrónomos empiezan a estudiar en detalle con el JWST.

Miles, según el comunicado de la Universidad de Arizona, creció científicamente con los modelos atmosféricos de Marley, quien a su vez los construyó sobre datos de Júpiter. Para ella, el círculo se cierra: "Hay un espectro de comportamientos, no una línea dura entre enanas marrones y planetas. Júpiter y este objeto lucen muy distintos, pero tienen patrones climáticos similares. Hay física y química básicas que pueden aplicarse a todos estos mundos".

Kirkpatrick lo tradujo en términos más simples: "Este camino nos convirtió a muchos en meteorólogos accidentales. Sabemos lo difícil que es predecir el clima en nuestro propio planeta, y entendemos que será igual de desafiante explicar los fenómenos que vemos en estos objetos extraños y fríos".

Miles planea sumar más horas de observación con el JWST para afinar los detalles sobre la rotación de WISE 0855 y el movimiento de su atmósfera. El equipo de SPHEREx, por su parte, ya trabaja en el análisis de miles de enanas marrones adicionales.