Las estrellas ‘scallop-shell’ son una clase de enanas M jóvenes recientemente descubierta. Más del 70% de las estrellas de la Vía Láctea son enanas M, aunque solo hay unas 50 estrellas de este tipo confirmadas recientemente. Muestran una variabilidad periódica, con con caídas en la curva de luz en el óptico que son una indicación de material que oscurece la órbita a unos pocos radios estelares por encima de la superficie, algo que no se observa en las enanas M habitualmente. El Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), en colaboración con el Instituto de Astrofísica de Canarias, ha liderado el primer análisis de una larga observación de radio de este tipo de estrellas en un estudio pionero publicado en Astronomy & Astrophysics Letters.
El estudio detallado de este tipo de sistemas, que combina observaciones ópticas y de radio, permite al equipo investigador inferir información sobre la naturaleza del material opaco que orbita en torno a la estrella y sobre el magnetismo estelar, dos aspectos que no están bien caracterizados en estas fuentes.
El equipo, liderado por la investigadora predoctoral del ICE-CSIC Simranpreet Kaur, analizó los datos de dos observaciones de radio de 7 horas de duración a bajas frecuencias (por debajo del rango de los gigahercios) de una estrella ‘scallop-shell’. Encontraron una inversión de polarización de corta duración en ambas observaciones, algo que no se había observado en ninguna otra estrella hasta ahora. En astrofísica, la polarización de la luz puede ofrecer información sobre los campos magnéticos en las regiones emisoras.
La fuente, denominada 2MASS J05082729−2101444, es una estrella ‘scallop-shell’ de 25 millones de años de antigüedad. Fue observada con el Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) ubicado en Pune (India), cubriendo el 88% del periodo fotométrico de 6,7 horas en cada una de las dos observaciones. El equipo la relacionó con la información fotométrica del telescopio Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA y el Observatorio Las Cumbres.
“Esta ha sido mi primera experiencia práctica con observaciones de radio in situ y fue una oportunidad de aprendizaje fascinante. ¡Incluso tuve la suerte de ver un leopardo en la zona salvaje alrededor de los telescopios!. Y ahora, con los resultados que hemos obtenido hasta la fecha, este estudio ha abierto la puerta al uso de observaciones de radio para estudiar estrellas ‘scallop-shell’, demostrando que no están limitadas sólo a la investigación óptica y ampliando las formas en que podemos comprender estos sistemas únicos”, afirma la investigadora del ICE-CSIC Simranpreet Kaur, primera autora del artículo.
Los investigadores del ICE-CSIC han trabajado en estrecho contacto con varios miembros internacionales del consorcio español y alemán CARMENES. Desde 2016, la colaboración CARMENES ha llevado a cabo un estudio de exoplanetas de 750 noches centrado en alrededor de 300 enanas M. El cartografiado CARMENES proporciona así una visión global desde el hemisferio norte de los sistemas estelares alrededor de cercanas estrellas enanas M y, al mismo tiempo, genera un conjunto de datos único para los estudios de las atmósferas, la rotación y la actividad de las estrellas enanas M.
Un misterioso material en órbita
Las estrellas ‘scallop-shell’, también conocidas como variables periódicas complejas, presentan con caídas en la curva de luz en el óptico que no se pueden explicar por manchas estelares o por un exoplaneta en tránsito. El equipo cree que las masas de material que las rodean y que giran aproximadamente en co-rotación con la estrella a una distancia de unos pocos radios estelares desde la superficie son las responsables de las depresiones ópticas.
Las observaciones permitieron al equipo detectar una emisión polarizada muy clara. La detección de una inversión de polarización en ambas observaciones posiblemente indique una emisiones de radio aurorales. “Creemos que somos testigos de la presencia de dos mecanismos en ambas observaciones: uno es más o menos persistente, y es probablemente lo que llamamos emisión de ‘girosincrotrón’, causada por partículas ligeramente relativistas que giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético. El segundo, que llamamos ‘máser de ciclotrón de electrones’, se ha visto directamente en el sistema Júpiter-Ío y consiste en la emisión esporádica de ondas electromagnéticas intensas y altamente polarizadas dirigidas a lo largo de haces colimados”, dice Simranpreet Kaur.
“Este fenómeno es producido por partículas que viajan hacia la superficie estelar y oscilan juntas a la misma frecuencia y fase, y es en realidad la contraparte en radio de la emisión óptica auroral planetaria, causada por la excitación de las moléculas atmosféricas cuando son impactadas por partículas cargadas”, añade Kaur. La frecuencia de este tipo de emisión también lleva información directa sobre el campo magnético de la estrella.
El origen y la naturaleza de las masas de material siguen siendo un misterio: podrían ser gas o polvo, y podrían proceder de la estrella o del disco de polvo y escombros orbitando alrededor de la estrella. “Con la información óptica y de radio disponible, nuestro equipo se inclina por varias hipótesis. Una de ellas es que el material se origina en un pequeño planeta en evaporación, que orbita cerca del radio de corrotación. Sin embargo, para demostrarlo necesitaremos más confirmaciones a partir de futuras observaciones”, apunta Simranpreet Kaur.
El equipo está analizando actualmente otras tres observaciones largas del GMRT realizadas en septiembre de 2024 y ha obtenido la aprobación para llevar a cabo varias observaciones de seguimiento con diferentes instalaciones en 2025, con el fin de profundizar en la relación entre las muy peculiares curvas de luz óptica y de radio, y los mecanismos que hay detrás de ellas.
“Además de caracterizar esta fuente particular, este estudio adicional podría arrojar luz sobre lo que orbita cerca de la estrella y si la emisión de radio está relacionada con ella o no”, afirma Víctor Béjar, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), coautor del estudio.
“Esta investigación, en última instancia, fomentará el interés por las estrellas ‘scallop-shell’ dentro de la radioastronomía de baja frecuencia, que ya está entrando en una era dorada gracias también a las nuevas y futuras instalaciones de radio como SKA y LOFAR”, añade Daniele Viganò, científico del ICE-CSIC y del IEEC.
