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

Hubble descobre que as anãs marrons envelhecem na solidão

Em sistemas binários a relação de anãs marrons não dura muito tempo, de acordo com um levantamento recente do telescópio espacial Hubble.

© STScI (ilustração de uma anã marrom)

 As anãs marrons são objetos interestelares maiores do que Júpiter, mas menores do que as estrelas de menor massa. Nascem como as estrelas, a partir de uma nuvem de gás e poeira em colapso, mas não têm massa suficiente para sustentar a fusão do hidrogênio como uma estrela normal. 

Os astrônomos, recorrendo ao Hubble, confirmaram que os pares são extremamente raros no que concerne às anãs marrons de menor massa e mais frias. O Hubble consegue detectar binários tão próximos um do outro como uma separação de aproximadamente 480 milhões de quilômetros, a separação aproximada entre o nosso Sol e o cinturão de asteroides. 

Mas não encontraram nenhum binário numa amostra de anãs marrons na vizinhança solar. Isto implica que um par de anãs está tão fracamente ligado pela gravidade que se afastam ao longo de algumas centenas de milhões de anos devido à atração de estrelas passageiras.

O estudo confirma que as companheiras amplamente separadas são extremamente raras entre as anãs marrons isoladas de menor massa e mais frias, apesar de serem observadas anãs marrons binárias em idades mais jovens. Isto sugere que tais sistemas não sobrevivem ao longo do tempo. 

Num estudo semelhante realizado há alguns anos, o Hubble observou anãs marrons extremamente jovens e algumas tinham companheiras, confirmando que os mecanismos de formação estelar produzem anãs marrons binárias e de baixa massa. A ausência de companheiras para anãs marrons mais velhas sugere que algumas podem ter começado como binárias, mas separaram-se ao longo do tempo. Mais de metade das estrelas da Via Láctea têm uma companheira que resultou destes processos de formação, sendo as estrelas mais massivas mais frequentemente encontradas em sistemas binários.

A equipe selecionou uma amostra de anãs marrons previamente identificadas pelo WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer) da NASA. Estudou algumas das anãs marrons mais antigas, mais frias e com menor massa na vizinhança solar. Estas velhas anãs marrons são tão frias (algumas centenas de graus mais quentes que Júpiter na maioria dos casos) que as suas atmosferas contêm vapor de água que se condensou. Para encontrar as companheiras mais frias, foi utilizado dois filtros diferentes no infravermelho próximo, um em que as anãs marrons frias são brilhantes e outro que cobre comprimentos de onda específicos em que aparecem muito tênues devido à absorção de água nas suas atmosferas.

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

Fonte: Space Telescope Science Institute

Encontrados sinais de possíveis auroras numa anã marrom isolada

Recorrendo ao telescópio espacial James Webb, os astrônomos descobriram uma anã marrom (um objeto mais massivo do que Júpiter, mas menor do que uma estrela) com emissões infravermelhas de metano, provavelmente devido à energia na sua atmosfera superior.

© STScI (ilustração de aurora numa anã marrom)

Esta é uma descoberta inesperada porque a anã marrom, W1935, é fria e não tem uma estrela hospedeira; por isso, não há uma fonte óbvia para a energia da atmosfera superior. A equipe especula que a emissão de metano pode ser devida a processos que geram auroras. 

Para ajudar a explicar o mistério da emissão infravermelha do metano, a equipe voltou-se para o nosso Sistema Solar. A emissão de metano é uma característica comum em gigantes gasosos como Júpiter e Saturno. O aquecimento da atmosfera superior, que alimenta esta emissão, está relacionado com as auroras. Na Terra, as auroras são criadas quando as partículas energéticas lançadas para o espaço pelo Sol são capturadas pelo campo magnético da Terra. Estas partículas caem em cascata na nossa atmosfera ao longo das linhas do campo magnético perto dos polos da Terra, colidindo com as moléculas de gás e criando misteriosas e dançantes cortinas de luz. Júpiter e Saturno têm processos aurorais semelhantes que envolvem a interação com o vento solar, mas também recebem contribuições aurorais de luas ativas próximas como Io (para Júpiter) e Encélado (para Saturno). 

Para anãs marrons isoladas como W1935, a ausência de um vento estelar que contribua para o processo auroral e explique a energia extra na atmosfera superior, necessária para a emissão de metano, é um mistério. Supõe-se que processos internos não contabilizados, como os fenômenos atmosféricos de Júpiter e Saturno, ou interações externas com plasma interestelar ou uma lua ativa próxima, podem ajudar a explicar a emissão. 

A descoberta das auroras é como uma história de detetive. Os astrônomos investigaram 12 anãs marrons frias. Entre elas estavam W1935 - um objeto que foi descoberto pelo cientista cidadão Dan Caselden, que trabalhou com o projeto Backyard Worlds da plataforma Zooniverse - e W2220, um objeto que foi descoberto usando o WISE (Wide Field Infrared Survey Explorer) da NASA. 

O Webb revelou em pormenor que W1935 e W2220 pareciam ser quase clones uma da outra em termos de composição. Também partilhavam características como brilho, temperaturas e espectros de água, amoníaco, monóxido de carbono e dióxido de carbono. A exceção notável era que W1935 mostrava emissão de metano, em oposição à característica de absorção prevista para W2220. Isto foi observado num comprimento de onda infravermelho distinto, ao qual o Webb é particularmente sensível.

Mas em vez de absorver a luz, o metano estava brilhando. A equipa utilizou modelos de computador para inferir o que poderia estar por detrás da emissão. O trabalho de modelação mostrou que W2220 tinha uma distribuição de energia esperada em toda a atmosfera, arrefecendo com o aumento da altitude. W1935, por outro lado, teve um resultado surpreendente. O melhor modelo favorecia uma inversão de temperatura, em que a atmosfera ficava mais quente com o aumento da altitude.

Este tipo de fenômeno já foi visto em planetas com uma estrela próxima que pode aquecer a estratosfera, mas vê-lo num objeto sem uma fonte de calor externa óbvia é incrível. Para procurar pistas, a equipe olhou para os planetas do nosso Sistema Solar. Os planetas gigantes gasosos podem servir de indicadores para o que está ocorrendo a mais de 40 anos-luz de distância na atmosfera de W1935. 

Esta não é a primeira vez que uma aurora é usada para explicar uma observação numa anã marrom. Foram detectadas emissões de rádio provenientes de várias anãs marrons mais quentes e invocaram as auroras como a explicação mais provável. Foram feitas pesquisas com telescópios terrestres, como o Observatório W. M. Keck, para encontrar assinaturas infravermelhas destas anãs marrons emissoras de rádio a fim de melhor caracterizar o fenômeno, com resultados inconclusivos. 

W1935 é a primeira candidata auroral fora do Sistema Solar com a assinatura da emissão de metano e a mais fria, com uma temperatura efetiva de cerca de 200º C, cerca de 300º C mais quente do que Júpiter. W1935 não tem uma estrela companheira, pelo que o vento estelar não pode contribuir para o fenômeno. Ainda não se sabe se uma lua ativa poderá desempenhar um papel na emissão de metano em W1935.

Fonte: Space Telescope Science Institute

Encontrada uma anã marrom mais quente que o Sol

Esta estrela fracassada é irradiada por sua companheira, uma anã branca, e pode ser usada para estudar Júpiteres quentes.

© NASA (ilustração de uma anã marrom)

Um sistema binário a 1.400 anos-luz de distância está aumentando o calor e pode ajudar os especialistas a entender melhor a classe de exoplanetas conhecidos como Júpiteres ultraquentes, gigantes gasosos que estão muito próximos de suas massivas estrelas hospedeiras. 

O sistema único descrito em um novo estudo inclui uma anã marrom cuja temperatura atinge aproximadamente 7.700 °C. Isso o torna mais quente que o Sol, cuja superfície é de 5.500 °C. Mas, as temperaturas sufocantes da anã marrom não são geradas por nenhuma reação nuclear interna própria: em vez disso, ela orbita muito perto de sua companheira, uma anã branca chamada WD 0032-317, que a está explodindo com emissão de radiação. O lado noturno da anã marrom, ou seja, o lado voltado para longe da anã branca, é quase 6.000 °C mais frio. 

Este par de estrelas pode ajudar os cientistas a aprender mais sobre exoplanetas que orbitam muito perto de estrelas massivas e quentes. Os intensos surtos de radiação ultravioleta dessas estrelas podem fazer com que as atmosferas desses planetas evaporem e até vaporizem seu material planetário. Mas, esse processo é difícil de estudar. 

Um sistema anã branca e anã marrom pode servir como um análogo para um sistema de Júpiter ultraquente, que é muito mais fácil de observar. Análogos de Júpiter fornecem uma maneira indireta de estudar as atmosferas de planetas gigantes porque as anãs marrons devem ter atmosferas muito semelhantes às dos planetas gigantes gasosos.

O sistema WD 0032–317 foi observado pela primeira vez por astrônomos que realizaram um levantamento de centenas de anãs brancas no início dos anos 2000 com o Very Large Telescope (VLT) no Observatório Paranal, no Chile. 

Uma anã branca é uma estrela que atingiu a fase final de sua vida, depois de se expandir para uma gigante vermelha quando seu combustível acaba, ela explode suas camadas externas, tudo o que resta é o núcleo quente e inerte. 

O WD 0032–317 foi inicialmente sinalizado como um sistema binário de duas anãs brancas; mas, quando os astrônomos revisitaram os dados, eles viram sinais que eram mais reveladores de uma companheira anã marrom. 

As anãs marrons não são planetas nem estrelas, mas objetos intermediários: pelo menos 13 vezes mais massivas que Júpiter, mas não massivas o suficiente para gerar o calor e a pressão necessários para fundir o hidrogênio em hélio. Por esse motivo, às vezes são chamadas de estrelas fracassadas. 

A anã marrom também pode ser uma das maiores já encontradas, pesando de 75 a 88 vezes a massa de Júpiter. Em observações de acompanhamento, os pesquisadores viram uma emissão vindo do lado sempre voltado para a anã branca. Ele foi originalmente perdido há duas décadas porque as observações originais foram feitas quando o lado noturno da companheira estava voltado para o telescópio. Nos novos dados, o lado diurno da anã marrom está voltado para o telescópio. 

Os astrônomos conhecem apenas um outro exemplo deste fenômeno: KELT-9b, que é tão quente que espalha material por trás dele, imitando a cauda de um cometa. A dificuldade de encontrar Júpiteres ultraquentes se deve em parte ao brilho de suas grandes estrelas hospedeiras próximas. Para complicar ainda mais as coisas, essas estrelas giram rapidamente e são propensas a tempestades estelares. 

Os astrônomos geralmente medem a massa de um exoplaneta medindo o desvio para o vermelho e o desvio para o azul das linhas espectrais da estrela hospedeira conforme a estrela oscila devido à atração gravitacional do exoplaneta. Mas quando uma grande estrela está girando rapidamente e explodindo, o movimento rápido do material da estrela torna mais difícil para discernir a oscilação da estrela. 

Por essas razões, os astrônomos estão interessados em usar anãs marrons que orbitam anãs brancas como análogos de Júpiteres ultraquentes. Os tamanhos relativos desses objetos tornam a anã marrom mais fácil de observar: uma anã marrom tem aproximadamente o mesmo diâmetro de um Júpiter quente, mas as anãs brancas são muito menores do que a maioria das estrelas, aproximadamente do tamanho da Terra. No entanto, eles ainda podem liberar calor residual suficiente para queimar companheiros próximos: no caso de WD 0032–317, a quantidade de radiação ultravioleta extrema que a anã marrom recebe de sua anã branca é 5.600 vezes maior que a de KELT-9b. 

Além de ser um modelo para Júpiteres ultraquentes, o sistema WD 0032–317 também oferece aos cientistas uma visão da evolução das estrelas. Com base em modelos de evolução estelar, a anã marrom parece ter pelo menos alguns bilhões de anos. Mas a anã branca ainda é incrivelmente quente, indicando que faz apenas cerca de 1 milhão de anos desde que se tornou uma anã branca. Além do mais, a anã branca tem uma massa de cerca de 0,4 vezes a do Sol. 

De acordo com a teoria, uma anã branca tão pequena não pode existir por conta própria, levaria uma estrela de massa tão baixa por mais tempo do que a idade do Universo para atingir sua fase de anã branca. Suspeita-se que a anã marrom ajudou a colocar a anã branca no estado em que se encontra hoje porque, em certo momento, elas compartilharam um envelope comum. A evolução do envelope comum é uma fase na vida de uma estrela binária em que duas estrelas ou objetos orbitam dentro de um envelope compartilhado de gás. Nesse caso, o envelope comum se desenvolveu quando a estrela primária se expandiu para uma gigante vermelha, envolvendo a anã marrom. A anã marrom pode ter ajudado a estrela primária a perder parte de sua massa e se tornar uma anã branca antes do esperado para uma única estrela.

Fonte: Astronomy

Identificada a estrela mais fria emitindo ondas rádio

Astrônomos da Universidade de Sydney mostraram que uma pequena e tênue estrela é a mais fria de que há registo produzindo emissões no rádio.

© NASA (ilustração de uma anã marrom)

A anã marrom ultrafria examinada no estudo é uma bola de gás que ferve a cerca de 425 °C, mais fria do que uma típica fogueira, sem queimar combustível nuclear. Em contraste, a temperatura à superfície do Sol, um inferno nuclear, é de cerca de 5.600 °C. Embora não seja a estrela mais fria alguma vez encontrada, é a mais fria até agora analisada com recurso à radioastronomia. 

É muito raro encontrar estrelas anãs marrons ultrafrias como esta produzindo emissões de rádio. Isto deve-se a sua dinâmica não produzir normalmente os campos magnéticos que geram emissões de rádio detectáveis a partir da Terra. A forma como a dinâmica interna das anãs marrons produz por vezes ondas de rádio é uma questão em aberto. Embora os temos uma boa ideia de como as estrelas maiores da "sequência principal", como o Sol, geram campos magnéticos e emissões de rádio, ainda não se sabe completamente porque é que menos de 10% das estrelas anãs marrons produzem tais emissões. 

Pensa-se que a rápida rotação das anãs ultrafrias contribui para gerar os seus fortes campos magnéticos. Quando o campo magnético gira a uma velocidade diferente da atmosfera ionizada da anã, pode criar fluxos de corrente elétrica. Neste caso, pensa-se que as ondas de rádio são produzidas pelo fluxo de elétrons para a região polar magnética da estrela, o que, juntamente com a rotação da estrela anã marrom, está produzindo surtos de rádio que se repetem regularmente. 

As estrelas anãs marrons, assim chamadas por emitirem pouca energia ou luz, não são suficientemente massivas para iniciar a fusão nuclear associada a outras estrelas como o nosso Sol. Estas estrelas são uma espécie de elo perdido entre as estrelas menores que queimam hidrogênio em reações nucleares e os maiores planetas gigantes gasosos, como Júpiter.

A estrela, com o nome apelativo de WISE J062309.94-045624.6, está localizada a cerca de 37 anos-luz da Terra. Foi descoberta em 2011 por astrônomos do Caltech, nos Estados Unidos. O raio da estrela situa-se entre 0,65 e 0,95 vezes o raio de Júpiter. A sua massa não é bem conhecida, mas é pelo menos quatro vezes mais massiva do que Júpiter, mas não mais do que 44 vezes mais massiva. O Sol é 1.000 vezes mais massivo que Júpiter. 

A análise da estrela foi efetuada com novos dados do telescópio ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) da CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) na Austrália Ocidental e seguida de observações do ATCA (Australia Telescope Compact Array), Nova Gales do Sul, e do telescópio MeerKAT na África do Sul. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of Sydney

A primeira imagem direta de anã marrom em órbita de estrela das Híades

Uma equipe de astrônomos, usando dois Observatórios Maunakea no Havaí - o Observatório W. M. Keck e o telescópio Subaru - fotografou uma anã marrom em órbita de HIP 21152, uma jovem estrela parecida com o Sol no aglomerado das Híades.

© W. M. Keck Observatory / Subaru (anã marrom HIP 21152 B)

Quatro imagens diretas da anã marrom HIP 21152 B, captadas utilizando o telescópio Subaru e o Observatório W. M. Keck. A estrela hospedeira está escondida nas imagens (como notado pelo ícone da estrela amarela) e a anã marrom companheira está dentro do círculo.

Localizado a apenas 150 anos-luz de distância, o aglomerado estelar das Híades é o mais próximo da Terra e pode ser visto na direção da constelação de Touro, o seu padrão em forma de V é visível a olho nu. Dado que este grupo de estrelas jovens nasceu quase ao mesmo tempo, o aglomerado das Híades atraiu a atenção dos astrônomos como um importante alvo para o estudo da evolução das estrelas e planetas. 

A anã marrom recentemente encontrada neste aglomerado, chamada HIP 21152 B, é a primeira companheira subestelar confirmada de uma estrela da sequência principal nas Híades descoberta através de imagens diretas.

A sua massa é semelhante à de um planeta gigante, entre 22 a 36 massas de Júpiter. Este resultado pode fornecer uma importante pista para compreender as atmosferas de planetas gigantes e de anãs marrons com base em como e em quando apresentam características atmosféricas semelhantes às observadas nos planetas dos sistemas HR 8799 e HIP 21152 B.

As anãs marrons têm massas que se situam entre as de um planeta e de uma estrela; são mais massivas do que os planetas, mas não tão massivas como as estrelas. Estes objetos subestelares são úteis para estudar a evolução e as atmosferas dos planetas gigantes porque se espera que os planetas semelhantes a Júpiter e as anãs marrons mais leves tenham características semelhantes. As anãs marrons flutuam sozinhas no espaço ou orbitam outras estrelas. 

Embora já tenham sido encontradas milhares de anãs marrons desde a primeira descoberta em 1995, mas elas como companheiras são raras, com uma frequência de apenas algumas por cada 100 estrelas. Por esta razão, os astrônomos têm tentado estabelecer uma forma eficiente de encontrar anãs marrons companheiras. 

A equipe obteve a massa de HIP 21152 B calculando a sua órbita usando um total de quatro imagens diretas captadas usando os sistemas SCExAO (Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics) e CHARIS (Coronagraphic High Angular Resolution Imaging Spectrograph) do telescópio Subaru, bem como as ópticas adaptativas do Observatório W. M. Keck emparelhadas com a sua câmara NIRC2 (Near-Infrared Camera), de segunda geração.

Os pesquisadores também obtiveram espectros da anã marrom mostrando que a atmosfera de HIP 21152 B está transitanto entre uma anã marrom do "Tipo L" para uma anã marrom do "Tipo T", o que significa que está ficando mais fria, com uma temperatura de 1.200 a 1.300 K.

Curiosamente, a anã marrom tem um espectro semelhante ao famoso sistema HR 8799, que é o primeiro sistema exoplanetário a ser fotografado utilizando dois Observatórios de Maunakea: o Observatório W. M. Keck e o Observatório Gemini. 

O estudo, liderado pelo Centro de Astrobiologia do NINS (National Institutes of Natural Sciences) e pelo NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters. 

Fonte: W. M. Keck Observatory

Estrela anã M parece não ter qualquer atmosfera

Um planeta semelhante à Terra, em órbita de uma anã M, o tipo mais comum de estrela no Universo, parece não ter qualquer atmosfera.

© NASA (atmosfera de planeta sendo dilacerada por estrela)

Esta descoberta poderá provocar uma grande mudança na procura por vida em outros planetas. Dado que as anãs M são tão ubíquas, esta descoberta significa que um grande número de planetas que orbitam estas estrelas podem também carecer de atmosferas e, portanto, é pouco provável que abriguem vida. 

Este planeta orbita a sua estrela duas vezes no decurso de um único dia na Terra. É ligeiramente maior do que a Terra e está muito mais próximo da sua estrela do que a Terra está do Sol, tornando GJ 1252b intensamente quente, bem como inóspito. A pressão da radiação da estrela é imensa, o suficiente para soprar para longe a atmosfera de um planeta. 

A Terra também perde alguma da sua atmosfera com o tempo devido ao Sol, mas as emissões vulcânicas e outros processos cíclicos do carbono tornam a perda quase imperceptível ao ajudar a repor o que se perde. No entanto, numa maior proximidade com uma estrela, um planeta pode não conseguir continuar repondo a quantidade que se perde.

No nosso Sistema Solar, este é o destino de Mercúrio. Mercúrio tem uma atmosfera, mas é extremamente fina, constituída por átomos arrancados da sua superfície pelo Sol. O calor extremo do planeta faz com que estes átomos escapem para o espaço. 

Para determinarem que GJ 1252 b não tinha atmosfera, os astrônomos mediram a radiação infravermelha do planeta à medida que a sua luz era obscurecida durante um eclipse secundário. Este tipo de eclipse ocorre quando um planeta passa atrás de uma estrela e a luz do planeta, bem como a luz refletida da sua estrela, é bloqueada. A radiação revelou que as abrasadoras temperaturas diurnas do planeta atingem 1.228 ºC, quente o suficiente para derreter o ouro, prata e cobre. O calor, juntamente com a suposta baixa pressão superficial, propicia a falta de atmosfera. 

Mesmo com uma enorme quantidade de dióxido de carbono, que aprisiona o calor, os pesquisadores concluíram que GJ 1252b mesmo assim não seria capaz de sustentar uma atmosfera. O planeta poderia ter 700 vezes mais carbono do que a Terra tem, e ainda assim não teria uma atmosfera. 

As estrelas anãs M tendem a ter mais surtos e mais atividade do que o Sol, reduzindo ainda mais a probabilidade de que os planetas que as rodeiam intimamente possam agarrar as suas atmosferas. 

Existem 5.000 estrelas próximas da Terra, a maioria delas anãs M. Mesmo que os planetas que as orbitam possam ser totalmente descartados, ainda existem cerca de 1.000 estrelas semelhantes ao Sol com condições que permitem a habitabilidade exoplanetária.

Se um planeta estiver suficientemente longe de uma anã M, pode potencialmente reter uma atmosfera. Ainda não se pode concluir que todos os planetas rochosos em torno destas estrelas vão ser reduzidos ao destino de Mercúrio. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters. 

Fonte: University of California

Descoberto um número inédito de anãs marrons

As anãs marrons são essenciais para a nossa compreensão tanto das populações estelares como das populações planetárias.

© The Open University (ilustração de uma anã marrom)

Uma equipe internacional liderada por pesquisadores da The Open University e da Universidade de Berna observou diretamente quatro novas anãs marrons graças a um novo e inovador método de busca. 

As anãs marrons são objetos situados, em termos de massa, entre as estrelas mais leves e os planetas mais massivos, com uma mistura de características estelares e planetárias. Devido a esta natureza híbrida, estes objetos enigmáticos são cruciais para melhorar a nossa compreensão tanto das estrelas como dos planetas gigantes.

As anãs marrons que orbitam uma estrela progenitora suficientemente longe são particularmente valiosas, pois podem ser fotografadas diretamente, ao contrário das que estão demasiado próximas da sua estrela e que, por isso, se escondem no seu brilho. Isto proporciona aos cientistas uma oportunidade única de estudar os detalhes das atmosferas frias e semelhantes a planetas das anãs marrons. 

No entanto, apesar dos esforços notáveis no desenvolvimento de novas tecnologias de observação e técnicas de processamento de imagem, as detecções diretas destas anãs marrons, companheiras de estrelas, têm permanecido bastante esparsas, com apenas cerca de 40 sistemas observados em quase três décadas de pesquisa. 

Esta é a primeira vez que múltiplos novos sistemas com anãs marrons como companheiras, em separações amplas, são anunciados ao mesmo tempo. As anãs marrons companheiras, com órbitas largas, são já de si raras, e a sua detecção coloca diretamente enormes desafios técnicos, uma vez que as estrelas anfitriãs cegam completamente os telescópios. A maioria dos levantamentos realizados até agora têm visado indeliberadamente estrelas aleatórias em jovens aglomerados. 

Uma abordagem alternativa para aumentar o número de detecções é apenas observar estrelas que mostram indícios de um objeto adicional no sistema. Por exemplo, a forma como uma estrela se move sob a atração gravitacional de uma companheira pode ser um indicador da existência desta companheira, quer seja uma estrela, um planeta ou uma anã marrom.

Aplicando a ferramenta COPAINS, que prevê os tipos de companheiras que podem ser responsáveis pelas anomalias observadas em movimentos estelares, a equipe selecionou cuidadosamente 25 estrelas próximas que pareciam promissoras para a detecção direta de companheiras escondidas, de baixa massa, com base em dados do observatório espacial Gaia da ESA. 

Usando o instrumento SPHERE no VLT (Very Large Telescope) no Chile para observar estas estrelas, foram detectadas dez novas companheiras com órbitas que vão desde a de Júpiter até para lá da de Plutão, incluindo cinco estrelas de baixa massa, uma anã branca e as quatro novas anãs marrons. 

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

Fonte: The Open University

O par de anãs marrons com a maior separação uma da outra

Uma equipe de astrônomos descobriu um raro par de anãs marrons que tem a mais ampla separação de qualquer sistema binário destes astros encontrado até à data.

© William Pendrill (ilustração de um sistema binário com duas anãs marrons)

Devido ao seu pequeno tamanho, os sistemas binários de anãs marrons são normalmente muito íntimos. A força gravitacional entre um par de anãs marrons é inferior à de um par de estrelas com a mesma separação, pelo que os binários largos de anãs marrons são mais susceptíveis de se separarem com o tempo, tornando este par de anãs marrons um achado excepcional. 

O estudo se baseia em observações do Cool Star Lab da Universidade da Califórnia em San Diego, realizadas com o Observatório W. M. Keck em Maunakea, Havaí. Usando o instrumento NIRES (Near-Infrared Echellette Spectrometer) do Observatório Keck, os astrônomos obtiveram espectros infravermelhos do sistema binário, chamado CWISE J014611.20-050850.0AB. 

Os dados revelaram que as duas anãs marrons se encontram separadas por cerca de 19,3 bilhões de quilômetros, ou mais de três vezes a distância de Plutão ao Sol. Esta distância confirma que o incomum par de anãs marrons bate o recorde de maior separação entre uma e outra. 

A anã marrom secundária é extremamente fraca, mas com o Keck foi possível obter dados espectrais suficientemente bons para classificar ambas as fontes e assim identificá-las como membros de uma classe rara de anãs azuis de classe L. Sistemas largos e de baixa massa como CWISE J014611.20-050850.0AB são normalmente perturbados no início das suas vidas. 

As anãs marrons são objetos celestes menores do que uma estrela normal. Estes objetos não são massivos o suficiente para sustentar a fusão nuclear e brilharem como estrelas normais, mas são suficientemente quentes para irradiar energia.

O WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA descobriu muitas anãs marrons através do projeto de ciência cidadã Backyard Worlds: Planet 9, que solicita ajuda do público para procurar no banco de dados de imagens WISE anãs marrons e estrelas de baixa massa, algumas das vizinhas mais próximas do Sol.

Para este estudo, os pesquisadores analisaram imagens das descobertas do Backyard Worlds, onde as anãs marrons companheiras podem ter sido ignoradas. Ao fazê-lo, descobriram o raro sistema binário CWISE J014611.20-050850.0AB composto por duas anãs marrons. 

A equipe estudou cerca de 3.000 anãs marrons do projeto Backyard Worlds, uma a uma, e comparou as imagens do WISE com imagens de outros levantamentos à procura de evidências de companheiras de anãs marrons. A equipe então utilizou dados do DES (Dark Energy Survey) para confirmar que se tratava de um par de anãs marrons. Foi utilizado também o NIRES do Observatório Keck para confirmar que as anãs marrons têm tipos espectrais L4 e L8, e que estão a uma distância estimada de aproximadamente 40 parsecs, ou 130,4 anos-luz da Terra, com uma separação de 129 UA (unidades astronômicas), ou 129 vezes a distância entre o Sol e a Terra. 

A equipe espera que esta descoberta forneça a oportunidade de estudar sistemas binários de anãs marrons e de desenvolver modelos e procedimentos que ajudem a reconhecer mais destes sistemas no futuro. Os sistemas binários são utilizados para calibrar muitas relações em astronomia e este par de anãs marrons recentemente descoberto apresentará um importante teste dos modelos de formação e evolução das anãs marrons. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: W. M. Keck Observatory