Sistema binário, composto por duas anãs ultrafrias, bate recordes

Astrofísicos da Universidade Northwestern e da Universidade da Califórnia em San Diego descobriram o sistema binário, composto por duas anãs ultrafrias, mais íntimo alguma vez observado.

Os investigadores dizem que o estudo de sistemas estelares semelhantes pode fornecer mais informações sobre planetas potencialmente habitáveis para além da Terra. As anãs ultrafrias são muito mais fracas e mais ténues do que o Sol, pelo que qualquer mundo com água líquida à superfície - um ingrediente crucial para formar e sustentar vida - teria que estar muito próximo da estrela. Crédito: NASA/JPL Caltech 

As duas estrelas estão tão próximas uma da outra que completam uma órbita em menos de um dia. Por outras palavras, cada "ano" de cada estela dura apenas 20,5 horas.

O sistema recentemente descoberto, denominado LP 413-53AB, é composto por um par de anãs ultrafrias, uma classe de estrelas de massa muito baixa que são tão frias que emitem a sua luz principalmente no infravermelho, tornando-as completamente invisíveis ao olho humano. No entanto, são um dos tipos de estrelas mais comuns no Universo.

Anteriormente, os astrónomos apenas tinham detetado três sistemas binários de curta duração compostos por anãs ultrafrias, todos eles relativamente jovens - com até 40 milhões de anos. LP 413-53AB tem uma idade estimada em milhares de milhões de anos - idade semelhante à do nosso Sol - mas um período orbital que é pelo menos três vezes mais curto do que todas as estrelas duplas anãs ultrafrias descobertas até agora.

"É excitante descobrir um sistema tão extremo", disse Chih-Chun "Dino" Hsu, astrofísico da Universidade Northwestern que liderou o estudo. "Em princípio, sabíamos que estes sistemas deviam existir, mas ainda não tínhamos identificado nenhum". Hsu apresentou esta investigação durante uma conferência de imprensa no 241.º Encontro da Sociedade Astronómica Americana em Seattle.

A equipa descobriu pela primeira vez o estranho sistema binário enquanto explorava dados de arquivo. Hsu desenvolveu um algoritmo que consegue modelar uma estrela com base nos seus dados espectrais. Ao analisar o espectro da luz emitida por uma estrela, os astrofísicos podem determinar a composição química, temperatura, gravidade e rotação da estrela. Esta análise também mostra o movimento da estrela à medida que esta se desloca em direção ao observador e à medida que se afasta, método conhecido como velocidade radial.

Ao examinar os dados espectrais de LP 413-53AB, Hsu notou algo de estranho. As primeiras observações captaram o sistema quando as estrelas estavam aproximadamente alinhadas e as suas linhas espectrais sobrepostas, levando Hsu a pensar que se tratava apenas de uma estrela. Mas à medida que as estrelas se moviam na sua órbita, as linhas espectrais deslocaram-se em direções opostas, dividindo-se em dados espectrais posteriores. Hsu percebeu que na realidade eram duas estrelas presas num binário incrivelmente íntimo.

O sistema LP 413-53AB em comparação com outros sistemas mais próximos, incluindo TRAPPIST-1 e alguns dos seus planetas, bem como o de Júpiter e das suas luas. Crédito: Adam Burgasser/Universidade da Califórnia em San Diego

Usando telescópios poderosos no Observatório W. M. Keck, Hsu decidiu observar o fenómeno por si próprio. A 13 de março de 2022, a equipa virou os telescópios em direção à constelação de Touro, onde o sistema binário está localizado, e observou-o durante duas horas. Fizeram novas observações em julho, outubro e dezembro. 

"Quando estávamos a fazer esta medição, pudemos ver as coisas a mudar ao longo de poucos minutos de observação", disse o professor Adam Burgasser, orientador de Hsu. "A maioria dos binários que seguimos têm períodos orbitais de anos. Por isso, obtém-se uma medição a cada poucos meses. Depois, ao fim de algum tempo, é possível montar o puzzle. Com este sistema, pudemos ver as linhas espectrais a afastarem-se em tempo real. É espantoso ver algo a acontecer no Universo numa escala de tempo humana". As observações confirmaram o que o modelo de Hsu previu. A distância entre as duas estrelas é de cerca de 1% da distância entre a Terra e o Sol.

A equipa especula que as estrelas ou migraram uma em direção à outra com o passar do tempo, ou podem ter-se juntado após a ejeção de um terceiro - agora perdido - membro estelar. São necessárias mais observações para testar estas ideias.

Hsu também disse que o estudo de sistemas estelares semelhantes pode fornecer mais informações sobre planetas potencialmente habitáveis para lá da Terra. As anãs ultrafrias são muito mais fracas e ténues do que o Sol, pelo que qualquer mundo com água líquida à superfície - um ingrediente crucial para formar e sustentar vida - teria que estar muito próximo da estrela. Contudo, para LP 413-53AB, a zona habitável é a mesma que a órbita estelar, tornando impossível a formação de planetas habitáveis neste sistema.

"Estas anãs ultrafrias são vizinhas do nosso Sol", disse Hsu. "Para identificar hospedeiros potencialmente habitáveis, é útil começar com as nossas vizinhas mais próximas. Mas caso este tipo de binário seja comum entre as anãs ultrafrias, podem haver poucos mundos habitáveis".

Para explorar completamente estes cenários, Hsu, Burgasser e colaboradores esperam localizar mais sistemas binários com anãs ultrafrias e assim criar uma amostra de dados completa. Novos dados observacionais poderiam ajudar a reforçar modelos teóricos para a formação e evolução de estrelas duplas. No entanto, até agora, a descoberta de estrelas binárias ultrafrias tem permanecido um feito raro.

"Estes sistemas são raros", disse Chris Theissen, coautor do estudo e ligado à Universidade da Califórnia em San Diego. "Mas não sabemos se são raros porque raramente existem ou porque simplesmente não os encontramos. É uma questão em aberto. Agora temos um ponto de dados sobre o qual podemos começar a construir. Estes dados já se encontravam no arquivo há muito tempo. A ferramenta de 'Dino' permitir-nos-á procurar mais binários como este".

Fonte: Astronomia OnLine