Uma anã marrom e um exoplaneta gigante observados diretamente com precisão sem precedentes

Atualmente, apenas cerca de 1% das estrelas abrigam planetas gigantes ou anãs marrons que nossos telescópios conseguem fotografar diretamente. Essa raridade levanta uma questão: como podemos detectar esses objetos elusivos, ocultos na luz deslumbrante de suas estrelas hospedeiras? Uma equipe de astrônomos acaba de fazer uma descoberta inovadora usando um método engenhoso que combina medições espaciais com os recursos de imagem de ponta do Telescópio Subaru .

Imagem do Telescópio Subaru mostrando a descoberta do planeta HIP 54515 b, indicado pela seta, com sua estrela hospedeira obscurecida. Crédito: T. Currie/Telescópio Subaru, UTSA 

Dois novos objetos discretos foram identificados diretamente: um planeta gigante e uma anã marrom. Essas descobertas são as primeiras do programa OASIS, que visa localizar objetos ocultos analisando os movimentos estelares. De acordo com o estudo publicado no The Astronomical Journal , essa abordagem possibilita identificar com precisão estrelas cujas trajetórias são perturbadas pela gravidade de uma companheira invisível, antes de observá-las com instrumentos adaptativos.

O planeta, chamado HIP 54515 b, está localizado a 271 anos-luz de distância, na constelação de Leão. Com uma massa quase 18 vezes maior que a de Júpiter, orbita sua estrela a uma distância comparável à de Netuno em relação ao Sol. Sua detecção foi possível graças ao sistema SCExAO do Telescópio Subaru, que produz imagens extremamente nítidas ao corrigir a turbulência atmosférica (veja abaixo), permitindo que o objeto seja distinguido apesar de sua aparente proximidade com a estrela.

O segundo objeto, HIP 71618 b, é uma anã marrom (veja abaixo) localizada a 169 anos-luz de distância, na constelação de Boötes. Com uma massa equivalente a 60 vezes a de Júpiter, representa um estágio intermediário entre planetas e estrelas, não possuindo massa suficiente para desencadear reações nucleares. Essas características a tornam um alvo ideal para futuras missões de observação.

Imagem de HIP 71618 B (indicado pela seta) obtida pelo Telescópio Subaru. A estrela hospedeira do planeta está oculta nesta imagem. Sua posição é indicada pelo símbolo de estrela. A imagem em alta resolução e a imagem sem texto estão disponíveis nos links. Crédito: T. Currie/Telescópio Subaru, UTSA

A anã marrom HIP 71618 B desempenha um papel especial para o futuro telescópio espacial Roman da NASA. Antes dessa descoberta, nenhum objeto atendia perfeitamente aos rigorosos requisitos para testar os coronógrafos do Roman, sistemas essenciais para a obtenção de imagens de planetas semelhantes à Terra. HIP 71618 B preenche essa lacuna, pois seu brilho e posição são ideais para os comprimentos de onda operacionais, validando assim as tecnologias necessárias para a busca por exoplanetas habitáveis.

Como funciona a óptica adaptativa

A óptica adaptativa é uma tecnologia fundamental usada em telescópios como o Subaru para obter imagens nítidas a partir da Terra. Ela corrige em tempo real as distorções causadas pela atmosfera terrestre, que desfocam a luz das estrelas. Espelhos deformáveis ​​ajustam sua superfície milhares de vezes por segundo, compensando a turbulência e possibilitando a distinção de objetos muito tênues próximos às estrelas.

Sem essa correção, as observações diretas de planetas ou anãs marrons seriam praticamente impossíveis, já que sua luz se perde no brilho da estrela hospedeira. Sistemas como o SCExAO a bordo do Subaru exploram essa técnica para alcançar uma precisão sem precedentes, essencial para o estudo de companheiros distantes. Isso possibilita fotografar objetos que, de outra forma, permaneceriam ocultos.

A aplicação da óptica adaptativa está transformando a astronomia, melhorando a resolução das imagens a um nível comparável ao obtido do espaço. Ela é utilizada em diversos projetos, desde a busca por exoplanetas até o estudo de galáxias distantes. Seu desenvolvimento continua a expandir os limites da observação, facilitando descobertas e abrindo caminho para futuras missões.

A natureza das anãs marrons

Anãs marrons são objetos celestes que se situam na fronteira entre planetas gigantes e estrelas. Elas se formam como estrelas, a partir de nuvens de gás e poeira, mas sua massa é insuficiente para desencadear a fusão nuclear do hidrogênio em seu núcleo. Isso as impede de brilhar intensamente por longos períodos como as estrelas, permitindo que esfriem lentamente ao longo do tempo.

Com massas que variam tipicamente de 13 a 80 vezes a de Júpiter, elas emitem uma fraca luz infravermelha devido ao calor residual de sua formação. Essa propriedade as torna detectáveis ​​com instrumentos sensíveis, mas elas permanecem muito menos luminosas do que as estrelas. Estudá-las ajuda os astrônomos a compreender os processos de formação de estrelas e planetas, pois representam um elo perdido na evolução desses sistemas.

A descoberta de anãs marrons como HIP 71618 B oferece oportunidades únicas para testar tecnologias astronômicas. Seu brilho moderado e distância das estrelas hospedeiras as tornam alvos ideais para validar instrumentos como coronógrafos, essenciais para a busca de planetas semelhantes à Terra. Assim, elas desempenham um papel central no avanço da exploração espacial.

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