Telescópios da NASA descobrem discos protoplanetários de anãs marrons na Nebulosa de Órion

Estrelas recém-nascidas são cercadas por discos de gás e poeira dentro dos quais os planetas nascem, conhecidos como discos protoplanetários. Na Nebulosa de Órion, as estrelas mais brilhantes e massivas emitem radiação ultravioleta intensa que ilumina os discos protoplanetários, permitindo que sejam fotografados com detalhes incomuns. 

Imagem infravermelha do centro da Nebulosa de Órion tirada com o instrumento NIRCam no Telescópio Espacial James Webb da NASA. Os inserções mostram imagens expandidas de duas fracas proplyds do Telescópio Espacial Hubble em comprimentos de onda ópticos e Webb em comprimentos de onda infravermelhos. Para cada proplyd, um pequeno disco protoplanetário é detectado em silhueta na imagem óptica, que é cercado por uma frente de ionização brilhante que é produzida pela intensa radiação UV das estrelas mais massivas. A anã marrom no centro de cada disco é detectada na imagem infravermelha do Webb. A espectroscopia do instrumento NIRSpec no Webb confirmou que esses objetos são anãs marrons com base em suas baixas temperaturas. Crédito: NASA/ESA/CSA, Mark McCaughrean/ESA, Massimo Robberto/STScI/JHU, Kevin Luhman/Penn State, Catarina Alves de Oliveira/ESA.

As imagens impressionantes desses discos protoplanetários iluminados por UV, chamados proplyds, foram uma das primeiras grandes descobertas do Telescópio Espacial Hubble da NASA décadas atrás. Um novo estudo de uma equipe internacional de pesquisadores, incluindo um astrônomo da Penn State, usou o Telescópio Espacial James Webb da NASA para revelar que algumas das proplyds originalmente detectadas pelo Hubble cercam anãs marrons, que são objetos semelhantes a estrelas que são muito pequenos e frios para sofrer fusão de hidrogênio.

Os novos resultados do Webb ajudarão os astrônomos a entender melhor como as anãs marrons se formam, sua relação com estrelas e planetas e se elas podem ter planetas próprios.

A pesquisa foi publicada no servidor de pré-impressão arXiv e será publicada em breve no The Astrophysical Journal .

"Estrelas nascem dentro de nuvens massivas de gás e poeira no espaço que podem ter anos-luz de diâmetro, que são chamadas de nebulosas", disse Kevin Luhman, professor de astronomia e astrofísica no Eberly College of Science na Penn State e um líder da equipe de pesquisa.

"Por décadas, astrônomos suspeitaram que logo após uma estrela coalescer dentro de uma nebulosa, planetas nascem dentro de um disco de gás e poeira ao redor da estrela recém-nascida, conhecido como disco protoplanetário."

Logo após seu lançamento em 1990, o Telescópio Espacial Hubble revelou algumas das mais claras fotografias diretas de discos protoplanetários por meio de observações da Nebulosa de Órion. A Nebulosa de Órion contém cerca de 2.000 estrelas recém-nascidas e é uma das nebulosas formadoras de estrelas mais próximas do nosso sistema solar, localizada a 1.300 anos-luz de distância.

"Alguns dos objetos nascidos em nebulosas como Orion têm massas muito pequenas para que passem pela fusão de hidrogênio, então são frios e tênues e não se qualificam como estrelas completas", disse Catarina Alves de Oliveira, chefe da Divisão de Desenvolvimento de Operações Científicas da Agência Espacial Europeia e líder da equipe de pesquisa. "Esses corpos semelhantes a estrelas que não têm fusão são conhecidos como anãs marrons. A questão é: podemos encontrar proplyds ao redor de qualquer uma das anãs marrons em Orion?"

Logo após as anãs marrons serem descobertas em meados da década de 1990, os astrônomos começaram a se perguntar se elas também poderiam abrigar discos protoplanetários. Algumas das proplyds detectadas pelo Hubble na década de 1990 pareciam cercar objetos fracos o suficiente para serem anãs marrons, mas faltavam as medições necessárias para confirmar que tinham as temperaturas frias das anãs marrons. Um telescópio infravermelho mais sensível era necessário para tais medições.

Lançado em dezembro de 2021, o Telescópio Espacial James Webb da NASA é o telescópio infravermelho mais poderoso até hoje, o que o torna perfeitamente adequado para medir temperaturas de objetos tênues na Nebulosa de Órion que podem ser anãs marrons, incluindo as mais tênues proplídeas que foram fotografadas pelo Hubble há 30 anos.

A equipe de astrônomos realizou medições de espectroscopia infravermelha em uma pequena amostra de candidatos a anãs marrons em Orion usando o Espectrógrafo de Infravermelho Próximo de Webb. Esses dados confirmaram que 20 objetos são frios o suficiente para serem anãs marrons, a menor das quais pode ter massas de apenas 0,5% do sol da Terra, ou cinco massas de Júpiter.

Dois objetos adicionais estão próximos da massa mínima para fusão — 7,5% da massa do Sol — então não está claro se são estrelas pequenas ou grandes anãs marrons. A amostra de novas anãs marrons inclui duas fracas proplyds detectadas pelo Hubble na década de 1990, tornando-as duas das mais frias e menos massivas proplyds encontradas até hoje.

"As novas observações de Webb apenas arranharam a superfície em termos de anãs marrons em Orion", disse Luhman. "A nebulosa contém algumas centenas de objetos tênues que podem ser anãs marrons, que estão prontas para espectroscopia com Webb. Observações futuras de Orion com Webb podem potencialmente encontrar muitos mais exemplos de proplyds ao redor de anãs marrons e determinar a menor massa na qual as anãs marrons existem. Essas informações nos ajudarão a preencher as lacunas em nosso conhecimento de como as anãs marrons se formam e sua relação com estrelas e planetas."

Fonte: phys.org