Desvendando o mistério das anãs marrons

 A ilustração deste artista representa as cinco anãs marrons descobertas com o satélite TESS. Todos esses objetos estão em órbitas próximas de 5 a 27 dias (pelo menos 3 vezes mais perto do Sol do que Mercúrio) em torno de suas estrelas hospedeiras muito maiores. Crédito: CC BY-NC-SA 4.0 - Thibaut Roger - UNIGE

Anãs marrons são objetos astronômicos com massas entre planetas e estrelas. A questão de onde exatamente residem os limites de sua massa permanece uma questão de debate, especialmente porque sua constituição é muito semelhante à das estrelas de baixa massa. Então, como sabemos se estamos lidando com uma anã marrom ou uma estrela de massa muito baixa? Uma equipe internacional, liderada por cientistas da Universidade de Genebra (UNIGE) e do Centro Nacional Suíço de Competência em Pesquisa (NCCR) PlanetS, em colaboração com a Universidade de Berna, identificou cinco objetos que têm massas perto da fronteira que separa as estrelas e anãs marrons que poderiam ajudar os cientistas a entender a natureza desses objetos misteriosos. Os resultados podem ser encontrados na revista Astronomy & Astrophysics. 

Como Júpiter e outros planetas gasosos gigantes , as estrelas são feitas principalmente de hidrogênio e hélio. Mas, ao contrário dos planetas gasosos, as estrelas são tão massivas e sua força gravitacional tão poderosa que os átomos de hidrogênio se fundem para produzir hélio, liberando enormes quantidades de energia e luz. 

As anãs marrons, por outro lado, não têm massa suficiente para fundir o hidrogênio e, portanto, não podem produzir a enorme quantidade de luz e calor das estrelas. Em vez disso, eles fundem depósitos relativamente pequenos de uma versão atômica mais pesada do hidrogênio: o deutério. Este processo é menos eficiente e a luz das anãs marrons é muito mais fraca do que a das estrelas. É por isso que os cientistas costumam se referir a eles como “estrelas falidas”. 

“No entanto, ainda não sabemos exatamente onde se encontram os limites de massa das anãs marrons, limites que permitem distingui-las de estrelas de baixa massa que podem queimar hidrogênio por muitos bilhões de anos, enquanto uma anã marrom terá um curto estágio de combustão e depois uma vida mais fria “, ressalta Nolan Grieves, pesquisador do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE, membro do NCCR PlanetS e primeiro autor do estudo. “Esses limites variam em função da composição química da anã marrom, por exemplo, ou da forma como ela se formou, bem como do seu raio inicial”, explica.

Para ter uma ideia melhor do que são esses objetos misteriosos, precisamos estudar exemplos em detalhes. Mas acontece que eles são bastante raros. “Até agora, caracterizamos com precisão apenas cerca de 30 anãs marrons”, disse o pesquisador sediado em Genebra. Em comparação com as centenas de planetas que os astrônomos conhecem em detalhes, são muito poucos. Ainda mais se considerarmos que seu tamanho maior torna as anãs marrons mais fáceis de detectar do que os planetas. 

Recentemente, a equipe internacional caracterizou cinco companheiros que foram originalmente identificados com o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) como objetos TESS de interesse (TOI) – TOI-148, TOI-587, TOI-681, TOI-746 e TOI-1213. Eles são chamados de “companheiros” porque orbitam suas respectivas estrelas hospedeiras. Eles o fazem com períodos de 5 a 27 dias, têm raios entre 0,81 e 1,66 vezes os de Júpiter e são entre 77 e 98 vezes mais massivos. Isso as coloca na fronteira entre anãs marrons e estrelas. 

Esses cinco novos objetos, portanto, contêm informações valiosas. “Cada nova descoberta revela pistas adicionais sobre a natureza das anãs marrons e nos dá uma melhor compreensão de como se formam e por que são tão raras”, diz Monika Lendl, pesquisadora do Departamento de Astronomia da UNIGE e membro do NCCR PlanetS. 

Uma das pistas que os cientistas encontraram para mostrar que esses objetos são anãs marrons é a relação entre seu tamanho e idade, como explica François Bouchy, professor da UNIGE e membro do NCCR PlanetS: “As anãs marrons devem encolher com o tempo, à medida que queimam suas reservas de deutério e esfriam. Aqui descobrimos que os dois objetos mais antigos, TOI 148 e 746, têm um raio menor, enquanto os dois companheiros mais jovens têm raios maiores. ” 

No entanto, esses objetos estão tão próximos do limite que poderiam facilmente ser estrelas de massa muito baixa, e os astrônomos ainda não têm certeza se são anãs marrons. “Mesmo com esses objetos adicionais, ainda não temos números para tirar conclusões definitivas sobre as diferenças entre anãs marrons e estrelas de baixa massa . Mais estudos são necessários para descobrir mais”, conclui Grieves. 

Fonte: Phys.org