Quando é que uma pequena estrela se torna uma anã marrom?

Anãs marrons, anãs vermelhas, estrelas ultra frias... qual a diferença?

A impressão artística de TRAPPIST-1, uma estrela do tamanho de Júpiter, com três planetas potencialmente habitáveis ​​em órbita ao seu redor.

Enquanto as estrelas mais brilhantes podem ser fáceis de identificar, pode ser um desafio distinguir suas primas mais frias das aspirantes que nunca conseguiram alcançar o status estelar. A diferença pode ser enorme quando os planetas estão envolvidos, como acontece com os três mundos que orbitam a estrela anã ultra fria TRAPPIST-1. 

Os cientistas muitas vezes identificam estrelas por cores e os objetos mais frios são as anãs vermelhas. O termo abrange tudo, desde as estrelas mais frias com as seus homólogas, as anãs marrons, objetos que preenchem a lacuna entre estrelas e planetas.

Embora o termo "anã vermelha" seja frequentemente usado para fazer referência a estrelas fracas conhecidas como anãs-M, não há nenhuma definição oficial definitiva e rápida. As observações iniciais de estrelas fracas só revelam sua cor, ou espectro. Outras observações podem ajudar a esclarecer se a anã é gerido para abrigar a fusão nuclear em seu coração.

"Se sua aparência espectral é legal, nós a chamamos de uma anã vermelha. Para distinguir entre estrelas e anãs marrons, precisamos de outras pistas", disse Burgasser.

Um trabalho de detetive

Anãs marrons são muitas vezes chamados de "estrelas fracassadas", porque a sua massa baixa mantém o hidrogênio dentro da fusão. À medida que o objecto colapsa sobre si mesmo, cerca de metade da energia da contração vai para o aquecimento da estrela. Quando as temperaturas atingem 5,4 milhões de graus Fahrenheit (3 milhões de graus Celsius), a fusão entra em ação, e uma estrela nasce. Mas as anãs marrons não têm massa suficiente para colapsar em si mesma. A pressão impede a estrela de entrar em colapso e a fusão não se inicia.

Por outro lado, quando um objeto é grande o suficiente para alavancar o processo de fusão, o resultado é um objeto fraco, conhecido como uma estrela ultra fria. De acordo com Burgasser, estrelas ultra frias estão "apenas no outro lado do hidrogênio queimando no limite de massa", cerca de 7 por cento da massa do Sol. Na verdade, ambas as anãs marrons e estrelas ultra frias assemelham-se mais com um Júpiter exagerado do que o Sol. 

De acordo com Michael Gillon, um pesquisador da Universidade de Liège, na Bélgica, o limite de massa entre uma anã marrom e uma estrela é de cerca de 80 massas de Júpiter. Gillon liderar uma equipe que identificou três mundos potencialmente habitáveis ​​em torno da estrela ultra fria  próxima  TRAPPIST-1.

A maneira mais fácil de dizer a diferença entre uma estrela ultra fria e uma anã marrom vem da sua temperatura. Objetos mais frios do que 1.700 ºC devem ser anãs marrons, enquanto aqueles mais quentes do que 2.400ºC devem ser estrelas. Sem um enorme termômetro, os cientistas determinam o quão quente uma anã vermelha pode ficar, estudando sua composição. Moléculas como o metano ou amoníaco só podem existir em objetos mais frios do que as estrelas, por isso, se uma anã vermelha contém essas moléculas, ele pode ser classificado como uma anã marrom.

Quando um objeto cai entre os limites de temperatura definidos, os cientistas devem sondar sua atmosfera. Os núcleos de estrelas em fusão destroem o lítio, portanto, apenas as anãs marrons e estrelas jovens carregam o elemento de luz em sua atmosfera.

"Estrelas verdadeiras queimam seu lítio dentro de um pouco mais de 100 milhões de anos, enquanto que as anãs-marrons podem, confusamente, terem temperaturas e luminosidades semelhantes a a estrelas não-verdadeiras", disse Gillon.

A idade também pode ajudar quando se trata de classificar os objetos mais frios. Enquanto a massa e temperatura correspondem à idade de um único objeto, a vizinhança também pode fornecer informações sobre a sua vida. Se um objeto é parte de um novo aglomerado ou um companheiro para uma estrela mais massiva com idade conhecida, modelos evolutivos podem sugerir uma idade independente, o que pode levar a sua massa.

Por um ínfimo de casos, a massa da anã vermelha pode ser diretamente determinada devido a sua companheira ou o seu método de descoberta, e os cientistas podem calcular ou não o se o objeto era grande o suficiente para dar o pontapé inicial de fusão.

"É um pouco de um trabalho de detective", disse Burgasser.

Fonte: Astronomy