Detectado fosfina na atmosfera de uma anã marrom

O fósforo é um dos seis elementos fundamentais necessários à vida na Terra.

© Adam Burgasser (sistema triplo Wolf 1130ABC)

Quando combinado com o hidrogênio, o fósforo forma a molécula fosfina (PH3), um gás explosivo e altamente tóxico. Encontrada nas atmosferas dos planetas gigantes gasosos Júpiter e Saturno, a fosfina há muito que é reconhecida como uma possível bioassinatura de vida anaeróbica, uma vez que existem poucas fontes naturais deste gás nas atmosferas dos planetas terrestres. Na Terra, a fosfina é um subproduto da decomposição da matéria orgânica dos pântanos. 

Agora, foi detectada fosfina na atmosfera de uma anã marrom antiga e fria chamada Wolf 1130C. A fosfina foi detectada na atmosfera de Wolf 1130C através de observações obtidas com o telescópio espacial James Webb, o primeiro telescópio com a sensibilidade necessária para observar estes objetos celestes em pormenor. O mistério, no entanto, não é porque é que a fosfina foi encontrada, mas porque é que está ausente nas atmosferas de outras anãs marrons e de outros exoplanetas gigantes gasosos.

O programa de astronomia, chamado "Arcana of the Ancients", centra-se em anãs marrons antigas e pobres em metais como forma de testar a compreensão da química atmosférica. Nas atmosferas ricas em hidrogênio de planetas gigantes gasosos como Júpiter e Saturno, a fosfina forma-se naturalmente. Como tal, os cientistas há muito que previram que a fosfina deveria estar presente nas atmosferas dos gigantes gasosos que orbitam outras estrelas e nas suas primas mais massivas, as anãs marrons, objetos por vezes chamados "estrelas falhadas" porque não fundem o hidrogênio.

No entanto, a fosfina tem escapado largamente à detecção, mesmo em observações anteriores do telescópio espacial James Webb, o que sugere problemas com a nossa compreensão da química do fósforo. 

No sistema estelar Wolf 1130ABC, localizado a 54 anos-luz do Sol na direção da constelação de Cisne, a anã marrom Wolf 1130C segue uma órbita larga em torno de um compacto sistema estelar duplo, composto por uma estrela vermelha fria (Wolf 1130A) e uma anã branca massiva (Wolf 1130B). Wolf 1130C tem sido uma das fontes favoritas dos astrônomos que estudam as anãs marrons devido à sua baixa abundância de metais, ou seja, essencialmente quaisquer outros elementos que não o hidrogênio e o hélio, em comparação com o Sol.

Ao contrário de outras anãs marrons, a equipe detectou facilmente a fosfina nos dados espcetrais infravermelhos de Wolf 1130C pelo telescópio espacial James Webb. Para compreender plenamente as implicações das suas descobertas, a equipe precisava de quantificar a abundância deste gás na atmosfera de Wolf 1130C.

Para determinar as abundâncias das moléculas em Wolf 1130C, foi utilizada uma técnica de modelação conhecida como "recuperação atmosférica". Esta técnica usa os dados do telescópio espacial James Webb para determinar a quantidade de cada espécie de gás molecular que deve estar na atmosfera. Os modelos mostraram que a abundância de fosfina era o ingrediente secreto de Wolf 1130C.

Esta descoberta levanta uma questão: porque é que a fosfina está presente na atmosfera desta anã marrom e não em outras? Uma possibilidade é a baixa abundância de metais na atmosfera de Wolf 1130C, que pode alterar a sua química subjacente. Pode ser que em condições normais o fósforo esteja ligado a outra molécula, como o trióxido de fósforo. Na atmosfera pobre em metais de Wolf 1130C, não há oxigênio suficiente para absorver o fósforo, permitindo que a fosfina se forme a partir do hidrogênio abundante. 

A equipe espera explorar esta possibilidade com novas observações do telescópio espacial James Webb que irão procurar fosfina nas atmosferas de outras anãs marrons pobres em metais. Outra possibilidade é que o fósforo tenha sido gerado localmente no sistema Wolf 1130ABC, especificamente pela sua anã branca, Wolf 1130B. Uma anã branca é o que resta de uma estrela que acabou de fundir o seu hidrogénio. São tão densas que, quando acretam material na sua superfície, podem sofrer reações nucleares descontroladas que são detectadas como novas. 

Embora os astrônomos não tenham visto evidências recentes de tais eventos no sistema Wolf 1130ABC, as novas têm tipicamente ciclos de explosão de milhares a dezenas de milhares de anos. Este sistema é conhecido há pouco mais de um século, e as suas erupções, não vistas, podem ter deixado um legado de poluição por fósforo. Estudos anteriores propuseram que uma fração significativa do fósforo da Via Láctea poderia ter sido sintetizado por este processo. Compreender porque é que esta anã marrom mostra uma assinatura clara de fosfina pode levar a novos conhecimentos sobre a síntese do fósforo na Via Láctea e sobre a sua química nas atmosferas planetárias.

Um artigo foi publicado na revista Science.

Fonte: University of California

Raro sistema quádruplo pode desvendar o mistério das anãs marrons

De acordo com os astrônomos, a excitante descoberta de um sistema estelar quádruplo extremamente raro poderá fazer avançar significativamente a nossa compreensão das anãs marrons.

© J. Zhong & Z. Zhang (sistema UPM J1040-3551)

A ilustração mostra o sistema UPM J1040-3551 contra o pano de fundo da Via Láctea, tal como observado pelo Gaia. À esquerda, UPM J1040-3551 Aa e Ab aparece como um distante ponto laranja brilhante, com uma inserção revelando estas duas estrelas do tipo M em órbita. À direita, em primeiro plano, um par de anãs marrons frias, UPM J1040-3551 Ba e Bb, orbitam-se mutuamente ao longo de um período de décadas, enquanto coletivamente orbitam UPM J1040-3551 Aab.

Estes objetos misteriosos são demasiado grandes para serem considerados planetas, mas também demasiado pequenos para serem estrelas, porque não têm massa suficiente para continuar a fundir átomos e para se transformarem em sóis de pleno direito.

Numa nova descoberta, os astrônomos identificaram um sistema estelar quádruplo hierárquico extremamente raro, constituído por um par de anãs marrons frias em órbita de um par de jovens estrelas anãs vermelhas, localizado a 82 anos-luz da Terra, na direção da constelação austral da Máquina Pneumática. O sistema, denominado UPM J1040-3551 AabBab, foi identificado por uma equipe internacional liderada pelo professor Zenghua Zhang, da Universidade de Nanjing, China.

Os pesquisadores fizeram a sua descoberta utilizando a velocidade angular medida pelo Gaia da ESA e pelo WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA, seguida de observações e análises espectroscópicas exaustivas. Isto porque este largo par binário precisa de mais de 100.000 anos para completar uma órbita em volta um do outro, pelo que o seu movimento orbital não pode ser visto em termos de anos. Por isso, tiveram de analisar como se movem na mesma direção e com a mesma velocidade angular. Neste sistema, Aab refere-se ao par estelar mais brilhante Aa e Ab, enquanto Bab se refere ao par subestelar mais fraco Ba e Bb.

Os dois pares estão separados por 1,656 UA (unidades astronômicas), em que 1 UA é igual à distância Terra-Sol. O par mais brilhante, UPM J1040-3551 Aab, é constituído por duas estrelas anãs vermelhas de massa quase igual, que parecem cor de laranja quando observadas em comprimentos de onda visíveis. Com uma magnitude visual de 14,6, este par é aproximadamente 100.000 vezes mais fraco do que a Estrela Polar em comprimentos de onda ópticos. Nenhuma estrela anã vermelha é suficientemente brilhante para ser vista a olho nu, nem mesmo Proxima Centauri, a nossa vizinha estelar mais próxima, a 4,2 anos-luz de distância.

Para tornar UPM J1040-3551 Aab visível sem ajuda óptica, este par binário teria de ser colocado a uma distância de 1,5 anos-luz da Terra, o que o colocaria mais perto do que qualquer outra estrela da nossa atual vizinhança cósmica. O par mais fraco, UPM J1040-3551 Bab, é composto por duas anãs marrons muito mais frias que não emitem praticamente nenhuma luz visível e aparecem cerca de 1.000 vezes mais fracas do que o par Aab quando observadas nos comprimentos de onda do infravermelho próximo, onde são mais facilmente detectadas.

A natureza binária e íntima de UPM J1040-3551 Aab foi inicialmente suspeitada devido a sua imagem central oscilante durante as observações do Gaia e confirmada pelo seu brilho incomum, cerca de 0,7 magnitudes mais brilhante do que uma única estrela com a mesma temperatura à mesma distância, uma vez que a luz combinada do par de massas quase iguais duplica efetivamente a emissão. Da mesma forma, UPM J1040-3551 Bab foi identificado como outro binário próximo através das suas medições infravermelhas anormalmente brilhantes em comparação com as anãs marrons típicas do seu tipo espectral.

A análise do ajuste espectral apoiou fortemente esta conclusão, com os modelos binários  fornecendo uma correspondência significativamente melhor do que os modelos de um único objeto. O Dr. Felipe Navarete, do Laboratório Nacional de Astrofísica do Brasil, liderou as observações espectroscópicas críticas que ajudaram a caracterizar os componentes do sistema. Usando o espectrógrafo Goodman no Telescópio SOAR (Southern Astrophysical Research) no Observatório Interamericano de Cerro Tololo no Chile, ele obteve espectros ópticos do par mais brilhante, enquanto também captava espectros no infravermelho próximo do par mais fraco com o instrumento TripleSpec do SOAR.

A sua análise revelou que ambos os componentes do par mais brilhante são anãs vermelhas do tipo M, com temperaturas de aproximadamente 3.200 K (cerca de 2900° C) e massas de cerca de 17% da do Sol. O par mais fraco são objetos mais exóticos: duas anãs marrons do tipo T com temperaturas de 820 K (550° C) e 690 K (420° C), respectivamente.

As anãs marrons são objetos pequenos e densos de baixa massa, sendo que as deste sistema têm tamanhos semelhantes ao planeta Júpiter, mas massas estimadas em 10 a 30 vezes superiores. Realmente, no limite inferior deste intervalo, estes objetos poderiam ser considerados objetos de "massa planetária".

Ao contrário das estrelas, as anãs marrons arrefecem continuamente ao longo da sua vida, o que altera as suas propriedades observáveis, como a temperatura, a luminosidade e as características espectrais. Este processo de arrefecimento cria um desafio fundamental na exploração das anãs marrons, conhecido como o "problema da degenerescência idade-massa".

Uma anã marrom isolada com uma determinada temperatura pode ser um objeto mais jovem e menos massivo ou um objeto mais velho e mais massivo, os astrônomos não conseguem distinguir entre estas possibilidades sem informação adicional. As anãs marrons com grandes companheiras estelares, cujas idades podem ser determinadas de forma independente, são de valor inestimável para quebrar esta degenerescência como referências de idade. O sistema UPM J1040-3551 é particularmente valioso porque a emissão H-alfa do par mais brilhante indica que é relativamente jovem, entre 300 milhões e 2 bilhões de anos. 

Pensa-se que o par de anãs marrons (UPM J1040-3551 Bab) pode, potencialmente, ser resolvido no futuro com técnicas de imagem de alta resolução, permitindo medições precisas do seu movimento orbital e massas dinâmicas. Este sistema pode servir como referência de idade para calibrar modelos de atmosfera de baixa temperatura, e como referência de massa para testar modelos evolutivos através da resolução do binário das anãs marrons e seguir a sua órbita. A descoberta do sistema UPM J1040-3551 representa um avanço significativo na compreensão destes objetos elusivos e dos diversos percursos de formação de sistemas estelares na vizinhança do Sol.

Um artigo foi publicado no periódico Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Royal Astronomical Society

Descoberto exoplaneta em órbita perpendicular ao redor de duas estrelas

Os astrônomos descobriram um planeta que orbita num ângulo de 90º em torno de um par de estrelas peculiares.

© ESO (exoplaneta em órbita perpendicular ao redor de estrelas anãs marrons)

É a primeira vez que temos fortes indícios de um destes “planetas polares” orbitando um par de estrelas. A descoberta surpreendente foi feita com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO).

Nos últimos anos, foram descobertos vários planetas orbitando duas estrelas em simultâneo, tal e qual como Tatooine, um dos planetas fictícios da série de filmes de ficção científica Star Wars. 

Estes planetas ocupam normalmente órbitas que se alinham aproximadamente com o plano em que as suas estrelas hospedeiras orbitam em torno uma da outra. No entanto, haviam indícios anteriores de que poderiam existir planetas em órbitas perpendiculares, ou polares, em torno de estrelas binárias: em teoria, estas órbitas são estáveis e foram detectados discos de formação planetária em órbitas polares em torno de pares de estrelas. Mas, e até agora, não tínhamos provas claras de que estes planetas polares existissem de fato.

O exoplaneta, denominado 2M1510 (AB) b, orbita um binário de anãs marrons jovens, objetos maiores que planetas gigantes gasosos mas demasiado pequenos para serem estrelas propriamente ditas. As duas anãs marrons eclipsam-se uma à outra quando observadas a partir da Terra, constituindo um binário eclipsante. Este sistema é bastante raro: para além de ser apenas o segundo par de anãs marrons eclipsantes conhecido até à data, foi descoberto agora que acolhe também o primeiro exoplaneta jamais encontrado numa trajetória perpendicular à órbita das suas duas estrelas hospedeiras.

A equipe encontrou este planeta quando refinava os parâmetros orbitais e físicos das duas anãs marrons a partir de observações realizadas com o instrumento UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) montado no VLT do ESO, no Observatório do Paranal, no Chile. Este par de anãs marrons, conhecido por 2M1510, foi detectado pela primeira vez em 2018 com a instalação SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars). 

Os astrônomos observaram a trajetória orbital das duas estrelas do 2M1510 sendo empurrada e puxada de forma incomum, o que os levou a inferir a existência de um exoplaneta com este estranho ângulo orbital. Além desta duas anãs marrons, o sitsema possui uma terceira estrela que está demasiado longe para causar perturbações orbitais.

Este trabalho foi publicado no artigo intitulado “Evidence for a polar circumbinary exoplanet orbiting a pair of eclipsing brown dwarfs” na revista da especialidade Science Advances.

Fonte: ESO

Estrelas oscilantes revelam companheiros ocultos

Uma nova pesquisa utiliza dados recolhidos pela sonda espacial Gaia da ESA para confirmar a existência de dois misteriosos objetos celestes.

© ESA (ilustração do exoplaneta Gaia-4b em torno de sua estrela)

Os objetos são: Gaia-4b é um exoplaneta "super-Júpiter" e Gaia-5b uma anã marrom. Estes objetos massivos orbitam, inesperadamente, estrelas de baixa massa. Gaia-4b é um planeta que orbita a estrela Gaia-4, anteriormente pouco notável, a cerca de 244 anos-luz de distância. Gaia-5b orbita a estrela Gaia-5, a cerca de 134 anos-luz de distância da Terra.

Estes dois objetos recém-descobertos estão perto, na vizinhança da Via Láctea. A sua existência desafia as teorias atuais da formação planetária e a missão do Gaia irá fornecer dados valiosos para ajudar a compreender estes objetos intrigantes.

Gaia-4b é cerca de doze vezes mais massivo do que Júpiter. Com um período orbital de 570 dias, é um planeta gigante gasoso relativamente frio. Com uma massa de cerca de 21 Júpiteres, Gaia-5b é uma anã marrom, mais massiva do que um planeta, mas demasiado leve para sustentar fusão nuclear e ser uma estrela.

Desde o seu lançamento em 2013, a sonda espacial Gaia tem vindo a construir o maior e mais preciso mapa tridimensional da nossa Galáxia. Girando lentamente, percorreu o céu com dois telescópios ópticos, determinando repetidamente as posições de dois bilhões de objetos com uma precisão sem precedentes, até ao final das suas observações científicas no passado dia 15 de janeiro.

Uma vez que o Gaia rastreou com precisão o movimento das estrelas, uma técnica conhecida como astrometria, espera-se que sejam descobertos milhares de novos objetos nos seus dados. Um planeta em órbita de uma estrela cria uma atração gravitacional que faz com que a estrela "oscile" em torno do seu centro de massa e se desloque num movimento de saca-rolhas pelo céu. Os objetos mais fáceis de descobrir usando a astrometria são enormes e estão em órbitas distantes em torno da sua estrela progenitora.

Anteriormente, a existência de algumas anãs marrons massivas foi confirmada por outros telescópios que observaram o seu brilho tênue ao lado de estrelas brilhantes para as quais o Gaia tinha detectado esta oscilação. Isto contrasta com o método de trânsito, que detecta planetas quando passam em frente da sua estrela e é mais provável que encontre planetas numa órbita próxima. E embora a detecção de uma oscilação sugira que uma estrela pode ter um planeta, há outras causas potenciais (como sistemas estelares binários), pelo que as descobertas astrométricas têm de ser confirmadas por outros métodos.

Em 2022, o Gaia DR3 (Data Release 3) incluiu uma lista de estrelas que parecem estar se movendo como se fossem puxadas por um exoplaneta. Utilizando dados espectroscópicos terrestres e a técnica de velocidade radial para investigar estas estrelas foi confirmada a existência destes objetos. A combinação de dados astrométricos e de velocidade radial permite aos astrônomos encontrar todos os detalhes orbitais e a massa do objeto em órbita, fornecendo uma oportunidade única para criar visualizações tridimensionais.

Cerca de 75% das estrelas da Via Láctea são estrelas de baixa massa, com massas entre cerca de 10% e 65% da massa do Sol. Por serem tão numerosas, são também as nossas estrelas vizinhas mais próximas. Sabe-se que os planetas massivos em torno de estrelas de baixa massa são relativamente raros, mas quando ocorrem, causam uma oscilação maior e, portanto, uma assinatura astrométrica mais forte que é mais fácil de detectar.

Ao passo que um exoplaneta anterior foi encontrado pelas missões Gaia e Hipparcos em conjunto, a presença de Gaia-4b foi revelada apenas pelos dados do Gaia. Quando o próximo lote de dados do Gaia for lançado em 2026, este vai conter 5,5 anos de dados da missão que poderão revelar centenas de planetas e anãs marrons em torno de estrelas próximas. O quarto lançamento de dados do Gaia será um tesouro para os caçadores de planetas.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: ESA

Descobertos discos protoplanetários em torno de anãs marrons

As estrelas recém-nascidas estão rodeadas por discos de gás e poeira, a que se dá o nome de discos protoplanetários, no interior dos quais nascem os planetas.

© Webb / Hubble (imagem no visível e infravermelho na Nebulosa de Órion)

Imagem infravermelha do centro da Nebulosa de Órion (M42) obtida com o instrumento NIRCam (Near Infrared Camera) do telescópio espacial James Webb. As inserções mostram imagens ampliadas de dois discos protoplanetários ionizados tênues do telescópio espacial Hubble em comprimentos de onda ópticos e depois do Webb em comprimentos de onda infravermelhos. Para cada disco protoplanetário ionizado, é detectado em silhueta na imagem óptica um pequeno disco protoplanetário, que está rodeado por uma frente de ionização brilhante que é produzida pela intensa radiação ultravioleta (UV) das estrelas mais massivas. A anã castanha no centro de cada disco é detectada na imagem infravermelha do Webb. A espetroscopia do instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb confirmou que estes objetos são anãs marrons com base nas suas temperaturas frias. 

Na M42, as estrelas mais brilhantes e massivas emitem intensa radiação ultravioleta que ilumina os discos protoplanetários, permitindo que sejam fotografados com um raro detalhe. As imagens impressionantes destes discos protoplanetários iluminados pela radiação UV, ou seja, os discos protoplanetários ionizados, foram uma das primeiras grandes descobertas do telescópio espacial Hubble, há décadas atrás. 

Um novo estudo utilizou o telescópio espacial James Webb para revelar que alguns dos discos protoplanetários ionizados originalmente detectados pelo Hubble rodeiam anãs marrons, que são objetos semelhantes a estrelas, mas demasiado pequenos e frios para fundir hidrogênio. Os novos resultados do Webb vão ajudar os astrônomos a compreender melhor como as anãs marrons se formam, a sua relação com as estrelas e os planetas e se podem até abrigar planetas. 

As estrelas nascem no interior de enormes nuvens de gás e poeira no espaço, que podem ter anos-luz de diâmetro, as chamadas nebulosas. Durante décadas, suspeitava-se que, pouco depois de uma estrela coalescer dentro de uma nebulosa, os planetas nascem dentro de um disco de gás e poeira que rodeia a estrela recém-nascida, conhecido como disco protoplanetário. 

Pouco depois do seu lançamento em 1990, o Hubble revelou algumas das fotografias diretas mais nítidas de discos protoplanetários através de observações da Nebulosa de Órion. A M42 contém cerca de 2.000 estrelas recém-nascidas e é uma das nebulosas de formação estelar mais próximas do nosso Sistema Solar, localizada a 1.300 anos-luz de distância.

Pouco depois das anãs marrons terem sido descobertas, em meados da década de 1990, os astrônomos começaram a perguntar-se se elas também poderiam abrigar discos protoplanetários. Alguns dos discos protoplanetários ionizados detectados pelo Hubble na década de 1990 pareciam rodear objetos suficientemente tênues para serem anãs marrons, mas os cientistas não possuíam as medições necessárias para confirmar que tinham as temperaturas frias das anãs marrons. Era necessário um telescópio infravermelho mais sensível para efetuar essas medições. Lançado em dezembro de 2021, o Webb é o telescópio infravermelho mais potente até à data, o que o torna perfeitamente adequado para medir as temperaturas de objetos tênues na M42 que possam ser anãs marrons, incluindo os mais tênues discos protoplanetários ionizados que foram fotografados pelo Hubble há 30 anos. 

Os astrônomos efetuaram medições espectroscópicas infravermelhas numa pequena amostra de candidatas a anã marrom na M42 utilizando o NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb. Estes dados confirmaram que 20 objetos são suficientemente frios para serem anãs marrons, os menores dos quais podem ter massas equivalentes a apenas 0,5% da do Sol, ou cinco massas de Júpiter. Dois outros objetos estão perto da massa mínima para a fusão, 7,5% da massa do Sol, pelo que não é claro se são pequenas estrelas ou anãs marrons grandes. 

Esta pesquisa ajudará o nosso conhecimento sobre a formação das anãs marrons e da sua relação com as estrelas e planetas. 

O artigo científico que descreve as observações foi aceito para publicação no periódico The Astrophysical Journal. 

Fonte: Pennsylvania State University

Encontradas as primeiras candidatas a anãs marrons fora da Via Láctea

Astrônomos utilizaram o telescópio espacial James Webb para detectar a primeira população de candidatas a anãs marrons fora da Via Láctea, no aglomerado estelar NGC 602.

© Webb (NGC 602)

Perto da periferia da Pequena Nuvem de Magalhães, uma galáxia satélite a cerca de 200.000 anos-luz da Terra, encontra-se o jovem aglomerado estelar NGC 602. O ambiente local deste aglomerado é um análogo próximo do que existia no Universo primitivo, com abundâncias muito baixas de elementos mais pesados do que o hidrogênio e o hélio. 

A existência de nuvens escuras de poeira densa e o fato de o aglomerado ser rico em gás ionizado também sugerem a presença de processos de formação estelar em curso. Juntamente com a sua região HII associada N90, que contém nuvens de hidrogênio atômico ionizado, este aglomerado constitui uma oportunidade valiosa para examinar cenários de formação estelar em condições dramaticamente diferentes das da vizinhança solar.

As anãs marrons são as primas mais massivas dos planetas gigantes gasosos (tipicamente variam entre 13 e 75 massas de Júpiter, por vezes menos). Flutuam livremente, o que significa que não estão gravitacionalmente ligadas a uma estrela como os exoplanetas. No entanto, algumas delas partilham características com os exoplanetas, como a sua composição atmosférica e padrões de tempestade.

Até agora, conhecíamos cerca de 3.000 anãs marrons, mas todas elas vivem dentro da nossa própria Galáxia. Esta descoberta realça o poder de usar tanto o Hubble como o Webb para estudar aglomerados estelares jovens. O Hubble mostrou que NGC 602 abriga estrelas muito jovens de baixa massa, mas só com o Webb é possível finalmente ver a extensão e o significado da formação de massa subestelar neste aglomerado. 

Os dados incluem uma nova imagem de NGC 602 obtida pelo instrumento NIRCam (Near-InfraRed Camera) do Webb, que destaca as estrelas do aglomerado, os jovens objetos estelares e as cristas de gás e poeira circundantes, bem como o próprio gás e poeira, ao mesmo tempo que mostra a contaminação significativa por galáxias de fundo e outras estrelas na Pequena Nuvem de Magalhães. Estas observações foram efetuadas em abril de 2023. 

Ao estudar as jovens anãs marrons pobres em metal recentemente descobertas em NGC 602, estamos mais perto de desvendar os segredos de como as estrelas e os planetas se formaram nas duras condições do Universo primitivo. Estes são os primeiros objetos subestelares fora da Via Láctea.

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal. 

Fonte: ESA

Resolvido o mistério de uma famosa anã marrom

Desde a sua descoberta em 1995, por pesquisadores do California Institute of Technology (Caltech) no Observatório Palomar, que já foram escritos centenas de artigos científicos acerca da primeira anã marrom conhecida, Gliese 229 B.

© Caltech (ilustração de anãs marrons binárias)

Mas ainda persistia um mistério premente referente a este objeto: é demasiado fraca para a sua massa. As anãs marrons são mais leves do que as estrelas e mais massivas do que os gigantes gasosos como Júpiter. 

E embora os astrônomos tenham medido a massa de Gliese 229 B como sendo cerca de 70 vezes superior à de Júpiter, um objeto com essa massa deveria brilhar mais do que o observado pelos telescópios. Agora, astrônomos resolveram finalmente este mistério: a anã marrom é, na verdade, um par de anãs marrons muito íntimas, com cerca de 38 e 34 vezes a massa de Júpiter, que giram em torno uma da outra a cada 12 dias. Os níveis de brilho observados no par correspondem ao que se espera de duas pequenas anãs marrons tênues com esta massa.

A descoberta leva a novas questões sobre a formação de pares de anãs marrons tão unidos como este e sugere que anãs marrons binárias semelhantes, ou mesmo exoplanetas binários, podem estar à espera de serem encontrados. 

Os astrônomos usaram o Observatório Palomar para descobrir que Gliese 229 B possuía metano na sua atmosfera, um fenômeno típico de gigantes gasosos como Júpiter, mas não de estrelas. Esta descoberta marcou a primeira detecção confirmada de uma classe de objetos frios semelhantes a estrelas, de nome anãs marrons, o elo perdido entre planetas e estrelas, que tinha sido teorizada cerca de 30 anos antes.

Para resolver Gliese 229 B em dois objetos, a equipe utilizou dois instrumentos diferentes, ambos acoplados ao VLT (Very Large Telescope) do ESO, no Chile. Usaram o instrumento GRAVITY, um interferômetro que combina a luz de quatro telescópios diferentes, para resolver espacialmente o corpo em dois, e usaram o instrumento CRIRES+ (CRyogenic high-resolution InfraRed Echelle Spectrograph) para detectar assinaturas espectrais distintas dos dois objetos. O último método envolveu a medição do movimento (ou efeito Doppler) das moléculas na atmosfera das anãs marrons, o que indicou que um corpo se dirigia na direção da Terra e o outro na direção oposta, e vice-versa, à medida que o par se orbitava um ao outro.

Estas observações, feitas ao longo de cinco meses, mostraram que a dupla de anãs marrons, agora com o nome Gliese 229 Ba e Gliese 229 Bb, orbitam-se uma à outra a cada 12 dias com uma separação apenas 16 vezes maior do que a distância entre a Terra e a Lua. O par ainda orbita uma estrela anã M (uma estrela menor e mais vermelha do que o nosso Sol) de 250 em 250 anos.

A forma como este par de objetos cósmicos rodopiantes surgiu é ainda um mistério. Algumas teorias dizem que os pares de anãs marrons podem formar-se nos discos de matéria que rodeiam uma estrela em formação. O disco se fragmentaria em duas "sementes" de anãs marrons, que se ligariam gravitacionalmente após um encontro próximo. Resta saber se estes mesmos mecanismos de formação funcionam para formar pares de planetas à volta de outras estrelas.

No futuro, a equipe gostaria de procurar anãs marrons binárias em órbitas ainda mais íntimas com instrumentos como o KPIC (Keck Planet Imager and Characterizer), que foi desenvolvido no Observatório W. M. Keck no Havaí, bem como o futuro HISPEC (High-resolution Infrared SPectrograph for Exoplanet Characterization), que está em construção no Caltech.

Dois artigos foram publicados, um na revista Nature e outro no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: California Institute of Technology