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nov 23

Astrônomos encontram finalmente a anã marrom padrão

A missão espacial WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA tem recebido bastante atenção da imprensa com relação ao tema das descobertas de anãs marrons (em Portugal: anãs castanhas) próximas ao Sistema Solar. No entanto, devemos ter em mente que a busca por objetos com baixa temperatura tem sido um dos principais objetivos de pesquisa de diversos observatórios terrestres.

A “Anã Marrom Padrão” foi finalmente encontrada? Nesta ilustração a anã-branca, situada a 1/4 de ano-luz de distância da anã marrom, está representada pelo pálido ponto avermelhado à esquerda do desenho. A essa distância, do ponto de vista da anã-marrom, pode-se dizer que o objeto encontra-se em uma  ‘noite-sem-fim’.

Tal busca sistemática inclui o projeto de pesquisa do UKIRT (United Kingdom Infrared Telescope), o “Deep Sky Survey’s Project”, que procura pelos objetos mais frios da nossa galáxia em um esforço que agora foi muito bem pago com a descoberta de um sistema binário ímpar. Neste sistema incomum um dos objetos estelares é uma anã marrom classe T rica em metano e o outro objeto é uma anã branca. O raro par orbita seu centro de massa separado entre si por ¼ de ano-luz de distância.

Qual é o nosso entendimento sobre as atmosferas de anãs marrons?

Precisamos colocar esta descoberta dentro do contexto do nosso conhecimento sobre anãs marrons. Na ausência do processo de nucleossíntese no seu núcleo, as anãs marrons dependem da contração gravitacional própria como fonte interna de energia. Esfriando devagar ao longo do tempo através da perda da energia para o espaço, as anãs-marrons emitem primariamente a radiação no espectro do infravermelho. Seu espectro revela linhas de absorção da água, metano, monóxido de carbono e outras moléculas em sua atmosfera subestelar. Os padrões de absorção, obviamente, dependem da temperatura do objeto. Além disso, no estudo das anãs marrons, o que está acontecendo na sua atmosfera tem muito a nos contar sobre a natureza destes objetos misteriosos.

Uma série de pesquisas, que vão deste a 2-Micron All Sky Survey passando pela busca do UKIRT e pela Sloan Digital Sky Survey, tem localizado anãs marrons e empurrado nosso conhecimento na direção dos objetos subestelares de baixa temperatura. O novo artigo que trata deste sistema binário reafirma que muitos dos processos existentes nas atmosferas das anãs marrons ainda não são bem entendidos, acrescentando:

… a natureza da evolução da BD [anã marrom, em inglês, Brown Dwarf] implica que relação entre a massa e a luminosidade depende fortemente da sua idade e, na ausência de um entendimento bem delineado das suas propriedades atmosféricas, não há um modo de como se determinar com precisão sua massa e idade… A identificação de objetos dos quais é possível calcular com certeza estas propriedades (massa e idade) poderá nos ajudar na calibração dos modelos sobre anãs-marrons.

Por outro lado, felizmente, nós sabemos muito a respeito das anãs brancas. Assim, encontrar um sistema onde uma anã marrom está associada a uma anã branca é uma situação extremamente feliz. Até antes desta descoberta apenas 5 destes raros sistemas haviam sido identificados. Infelizmente, estes 5 sistemas possuem anãs brancas associadas em par com anãs marrons classe L, mais quentes que as da classe T. Agora, este novo sistema é o primeiro onde achamos uma anã marrom classe T em dupla com uma anã branca, o que indica que o sistema tem uma idade de cerca de 5 bilhões de anos. A grande separação de cerca ¼ de anos-luz entre os objetos (estimada entre 16. 500 e 26.500 UA) reflete a perda da massa da estrela morta, quando esta ejetou suas camadas externas e enfraqueceu a ligação gravitacional entre os dois objetos estelares.

Ilustração “oficial” do sistema binário visto a partir de um ponto no espaço perto da anã marrom classe T de metano. A anã branca aparece à direita, como uma estrela tênue, a 1/4 de ano luz de distância. AVISO IMPORTANTE: o artista tomou a liberdade de desenhar a anã branca próxima da anã marrom e desta forma a imagem não retrata a distância real entre os astros (de 16.500 a 26.500 UA). Crédito: Andrew McDonagh

As revelações de um sistema binário incomum

Agora o que temos aqui é uma visão da física dos objetos subestelares frios (aqueles cuja temperatura é inferior a 1.000º Celsius ou 1.273K) associada ao conhecimento da idade de ambos os objetos, estabelecida pela presença da anã branca companheira. Os cientistas do UKIRT chamam esta descoberta da “Pedra de Roseta” das anãs marrons de metano. A anã marrom classe T (classe T4,5 ± 0,5 e Teff entre 1.200K e 1.500K) tem aproximadamente o tamanho de Júpiter e assim como o planeta gigante gasoso não tem massa suficiente para acender a fusão nuclear do hidrogênio, esfriando lentamente com o passar do tempo. A companheira anã branca (temperatura Teff = 5.535±45K) consiste nas cinzas remanescentes de uma estrela similar ao Sol que expeliu suas camadas externas deixando exposto um núcleo de matéria degenerada em processo de resfriamento do tamanho do planeta Terra, destino este que o Sol passará dentro de cerca de 6 bilhões de anos.

No par binário encontramos um sistema maduro composto de uma estrela morta cuja nebulosa planetária há muito já teria se dissipado pelo espaço, deixando para trás dois objetos estelares bem separados entre si. Avril Day-Jones (Universidade do Chile) afirmou:

Em cerca de 6 bilhões de anos no futuro, quando nosso Sol ‘morrer’ e tornar-se ele próprio uma anã branca, os objetos deste sistema que estudamos terão se alterado dramaticamente. A anã de metano terá se resfriado substancialmente e a anã branca terá esfriado para 2.700º Celsius, ou seja, a temperatura original da anã marrom de metano quando esta se formou [há 5 bilhões de anos].

Os objetos gêmeos são conhecidos pelos obtusos nomes LSPM 1459+0857 A e LSPM 1459+0857 B, um sistema binário que resistiu a sua própria passagem pelo disco galáctico. O artigo denota que “Este sistema é um exemplo de como a dupla formada por uma anã marrom e uma anã branca se torna um bom sistema de referência, que irá ajudar-nos a testar os modelos das atmosferas das anãs marrons e fornecerá medidas independentes para a calibração das propriedades intrínsecas das anãs marrons”.

Embora tal sistema binário seja o primeiro candidato sob estudo do time de UKIRT, a expectativa corrente é que muitos outros sistemas similares serão encontrados em breve com a combinação das buscas sistemáticas por anãs marrons com os resultados sobre anãs brancas da pesquisa SDSS (Sloan Digital Sky Survey).

Próximos passos?

O documento recomenda futuras medidas de paralaxe do par de componentes e a realização de medições espectrais completas da anã marrom classe T. Os exames mais detalhados poderão apurar as estimativas da idade do sistema, dos diâmetros e massas dos objetos e maximizar a efetividade dos padrões fornecidos pela anã marrom resfriada LSPM 1459+0857 A (ao longo dos 5 bilhões de anos de sua idade).

Para saber mais detalhes, nós sugerimos a leitura do artigo assinado por Day-Jones et al., “Discovery of a T dwarf + white dwarf binary system”, publicado em Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fontes

Centauri Dreams: A ‘Benchmark’ Brown Dwarf

ESO: The First Methane Dwarf Orbiting a Dead Star

RAS: Astronomers find ‘Rosetta Stone’ for T-dwarf stars

Artigo Científico

ArXiv.Org: Discovery of a T dwarf + white dwarf binary system

._._.

2 comentários

1 menção

  1. Robinson

    Bom dia Roca, muito bom este artigo, eu andei pensando e se esta anã marrom seja um planeta gasoso assim como Júpiter? Pois ambos tem a mesma massa e Júpiter eu acredito ser um planeta(“anã marrom”) intruso no nosso sistema pois ele engoliu outro planeta que orbitava onde ele reside atualmente.
    Bem esse é apenas meu ponto de vista, mas muito bom mesmo este artigo um grande abraço.

    1. ROCA

      Robinson,

      A menor anã-marrom é muito mais massiva que Júpiter, ou seja, tem massa 13 vezes a do nosso maior planeta.

      Por serem tão massivas elas se comprimem e tem tamanho pouco maiores que Júpiter, mas uma massa e densidades muitissimo maiores.

      Sugiro a leitura abaixo, para saber o que difere um planeta gigante gasoso de uma anã marrom:
      http://eternosaprendizes.com/2010/09/09/o-que-diferencia-um-exoplaneta-gigante-de-uma-ana-marrom-novas-pesquisas-desafiam-os-limites-teoricos/

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