Descobertos discos protoplanetários em torno de anãs castanhas na Nebulosa de Orionte

 As estrelas recém-nascidas estão rodeadas por discos de gás e poeira, a que se dá o nome de discos protoplanetários, no interior dos quais nascem os planetas. Na Nebulosa de Orionte (ou M42), as estrelas mais brilhantes e massivas emitem intensa radiação ultravioleta que ilumina os discos protoplanetários, permitindo que sejam fotografados com um raro detalhe.

Imagem infravermelha do centro da Nebulosa de Orionte obtida com o instrumento NIRCam (Near Infrared Camera) do Telescópio Espacial James Webb. As inserções mostram imagens ampliadas de dois "proplyds" ténues do Telescópio Espacial Hubble em comprimentos de onda óticos e depois do Webb em comprimentos de onda infravermelhos. Para cada "proplyd", é detetado em silhueta na imagem ótica um pequeno disco protoplanetário, que está rodeado por uma frente de ionização brilhante que é produzida pela intensa radiação UV das estrelas mais massivas. A anã castanha no centro de cada disco é detetada na imagem infravermelha do Webb. A espetroscopia do instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb confirmou que estes objetos são anãs castanhas com base nas suas temperaturas frias. Crédito: NASA/ESA/CSA, Mark McCaughrean/ESA, Massimo Robberto/STSCI/JHU, Kevin Luhman/Universidade do Estado da Pensilvânia, Catarina Alves de Oliveira/ESA 

As imagens impressionantes destes discos protoplanetários iluminados pela radiação UV, chamados "proplyds" (discos protoplanetários ionizados), foram uma das primeiras grandes descobertas do Telescópio Espacial Hubble da NASA, há décadas atrás. Um novo estudo realizado por uma equipa internacional de investigadores utilizou o Telescópio Espacial James Webb da NASA para revelar que alguns dos "proplyds" originalmente detetados pelo Hubble rodeiam anãs castanhas, que são objetos semelhantes a estrelas, mas demasiado pequenos e frios para fundir hidrogénio.

Os novos resultados do Webb vão ajudar os astrónomos a compreender melhor como as anãs castanhas se formam, a sua relação com as estrelas e os planetas e se podem até albergar planetas.

O artigo científico que descreve as observações foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal e está disponível online como pré-publicação.

"As estrelas nascem no interior de enormes nuvens de gás e poeira no espaço, que podem ter anos-luz de diâmetro, as chamadas nebulosas", disse Kevin Luhman, professor de astronomia e astrofísica na Universidade do Estado da Pensilvânia, EUA, um dos líderes da equipa de investigação. "Durante décadas, os astrónomos suspeitaram que, pouco depois de uma estrela coalescer dentro de uma nebulosa, os planetas nascem dentro de um disco de gás e poeira que rodeia a estrela recém-nascida, conhecido como disco protoplanetário".

Pouco depois do seu lançamento em 1990, o Telescópio Espacial Hubble revelou algumas das fotografias diretas mais nítidas de discos protoplanetários através de observações da Nebulosa de Orionte. M42 contém cerca de 2000 estrelas recém-nascidas e é uma das nebulosas de formação estelar mais próximas do nosso Sistema Solar, localizada a 1300 anos-luz de distância.

"Alguns dos objetos nascidos em nebulosas como a de Orionte têm massas demasiado pequenas para fundirem hidrogénio, pelo que são frios e ténues e não se qualificam como estrelas de pleno direito", disse Catarina Alves de Oliveira, chefe da Divisão de Desenvolvimento de Operações Científicas da ESA e também líder da equipa de investigação. "Estes corpos semelhantes a estrelas que não têm fusão são conhecidos como anãs castanhas. A questão é: será que conseguimos encontrar 'proplyds' à volta de alguma das anãs castanhas em Orionte?"

Pouco depois das anãs castanhas terem sido descobertas, em meados da década de 1990, os astrónomos começaram a perguntar-se se elas também poderiam abrigar discos protoplanetários. Alguns dos "proplyds" detetados pelo Hubble na década de 1990 pareciam rodear objetos suficientemente ténues para serem anãs castanhas, mas os cientistas não possuíam as medições necessárias para confirmar que tinham as temperaturas frias das anãs castanhas. Era necessário um telescópio infravermelho mais sensível para efetuar essas medições.

Lançado em dezembro de 2021, o Telescópio Espacial James Webb da NASA é o telescópio infravermelho mais potente até à data, o que o torna perfeitamente adequado para medir as temperaturas de objetos ténues na Nebulosa de Orionte que possam ser anãs castanhas, incluindo os mais ténues "proplyds" que foram fotografados pelo Hubble há 30 anos.

A equipa de astrónomos efetuou medições espetroscópicas infravermelhas numa pequena amostra de candidatas a anã castanha em Orionte utilizando o NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb. Estes dados confirmaram que 20 objetos são suficientemente frios para serem anãs castanhas, os mais pequenos dos quais podem ter massas equivalentes a apenas 0,5% da do Sol, ou cinco massas de Júpiter.

Dois outros objetos estão perto da massa mínima para a fusão - 7,5% da massa do Sol - pelo que não é claro se são pequenas estrelas ou anãs castanhas grandes. A amostra de novas anãs castanhas inclui dois "proplyds" ténues detetados pelo Hubble na década de 1990, o que os torna dois dos "proplyds" mais frios e menos massivos encontrados até à data.

"As novas observações do Webb apenas 'arranharam a superfície' em termos de anãs castanhas em Orionte," disse Luhman. "A nebulosa contém algumas centenas de objetos ténues que podem ser anãs castanhas e que estão prontos para serem estudados espetroscopicamente com o Webb.

Observações futuras de Orionte, com o Webb, poderão potencialmente encontrar muitos mais exemplos de 'proplyds' em torno de anãs castanhas e determinar o limite inferior de massa para as anãs castanhas. Esta informação ajudar-nos-á a preencher as lacunas no nosso conhecimento sobre a formação das anãs castanhas e da sua relação com as estrelas e planetas".

Fonte: Astronomia OnLine