Telescópio vai procurar anãs marrons e planetas fugitivos

Os cientistas vão usar o Webb para investigar o berçário estelar próximo NGC 1333 em busca dos seus residentes mais pequenos e ténues. É um local ideal para procurar objetos "fugitivos" e muito fracos, incluindo aqueles com massas planetárias. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. A. Gutermuth (Harvard-Smithsonian CfA)

Quão pequenos são os objetos celestes mais pequenos que se formam como estrelas, mas que não produzem a sua própria luz? Quão comuns são em comparação com estrelas de pleno direito? E que dizer dos "planetas fugitivos", que se formam em torno de estrelas antes de serem lançados para o espaço interestelar? Quando o Telescópio Espacial James Webb da NASA for lançado em 2021, lançará luz sobre estas questões.

A sua resposta vai definir um limite entre objetos que se formam como estrelas, que nascem de nuvens de gás e poeira em colapso gravitacional e aqueles que se formam como planetas, criados quando o gás e a poeira se aglomeram num disco em torno de uma estrela jovem. Também vai distinguir, entre ideias concorrentes, as origens das anãs castanhas, objetos com massas entre 1% e 8% a massa do Sol que não conseguem sustentar a fusão de hidrogénio nos seus núcleos.

Num estudo liderado por Aleks Scholz da Universidade de St. Andrews no Reino Unido, investigadores vão usar o Webb para descobrir os residentes mais pequenos e ténues de um berçário estelar próximo chamado NGC 1333. Localizado a cerca de 1000 anos-luz de distância na direção da constelação de Perseu, o enxame NGC 1333 está relativamente perto em termos astronómicos. Também é muito compacto e contém muitas estrelas jovens. Estes três fatores tornam-no no local ideal para estudar a formação estelar em ação, particularmente para aqueles interessados em objetos muito fracos e flutuantes.

"As anãs castanhas menos massivas identificadas até agora têm apenas cinco a dez vezes a massa do planeta Júpiter," explicou Scholz. "Ainda não sabemos se objetos ainda mais leves se formam nos berçários estelares. Com o Webb, esperamos identificar pela primeira vez membros do enxame tão pequenos quanto Júpiter. Os seus números, em relação às mais massivas anãs castanhas e estrelas, vão lançar luz sobre as suas origens e também fornecer pistas importantes sobre o processo mais amplo de formação estelar."

Um limite difuso

Objetos de massa muito baixa são frios, o que significa que emitem a maior parte da sua luz em comprimentos de onda infravermelhos. A observação da radiação infravermelha com telescópios terrestres é complexa por causa da interferência da atmosfera da Terra. Devido ao seu tamanho e à capacidade de ver a radiação infravermelha com uma sensibilidade sem precedentes, o Webb é ideal para encontrar e caracterizar objetos fugitivos (ou flutuantes) com massas inferiores a cinco vezes a massa de Júpiter.

A distinção entre as anãs castanhas e os planetas gigantes é imprecisa.

"Existem alguns objetos com massas abaixo da marca dos 10 Júpiteres que flutuam livremente pelo enxame. Dado que não orbitam nenhuma estrela em particular, podemos chamá-los de anãs castanhas, ou objetos de massa planetária, pois não os conhecemos melhor," disse Koraljka Muzic da Universidade de Lisboa em Portugal. "Por outro lado, alguns planetas gigantes e massivos podem ter reações de fusão. E algumas anãs castanhas podem formar-se num disco."

Há também a questão dos planetas "fugitivos" - objetos que se formam como planetas e mais tarde são expelidos dos seus sistemas solares. Estes corpos flutuantes estão condenados a vaguear para sempre entre as estrelas.

Dúzias de uma só vez

A equipe irá usar o instrumento NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) do Webb para estudar estes vários objetos de baixa massa. Um espectrógrafo divide a luz de uma única fonte nas suas cores componentes, da mesma maneira que um prisma divide a luz branca num arco-íris. Esta luz transporta impressões digitais produzidas quando o material emite ou interage com a luz. Os espectrógrafos permitem que os investigadores analisem essas impressões digitais e descubram propriedades como a temperatura e composição.

O NIRISS vai fornecer à equipa informações simultâneas para dúzias de objetos. "Isto é fundamental. Para uma confirmação inequívoca de uma anã castanha ou de um planeta flutuante, precisamos de ver as assinaturas de absorção de moléculas - água ou metano, principalmente - no espectro," explicou o membro da equipa Ray Jayawardhana da Universidade de Cornell. "A espectroscopia é demorada, e ser capaz de observar muitos objetos simultaneamente ajuda muito. A alternativa é capturar imagens primeiro, medir cores, selecionar candidatos e, em seguida, recolher espectros, o que leva muito mais tempo e baseia-se em suposições."

O Telescópio Espacial James Webb será o principal observatório científico espacial do mundo quando for lançado em 2021. Vai resolver mistérios do nosso Sistema Solar, olhar para mundos distantes em torno de outras estrelas e investigar as misteriosas estruturas e origens do nosso Universo e o nosso lugar nele. O Webb é um projeto internacional liderado pela NASA e pelos seus parceiros, a ESA e a Agência Espacial Canadiana.

Fonte: ccvalg.pt