OGLE-2015-BLG-1319: uma anã marrom dentro do “Deserto de Anãs Marrons”?

Essa concepção artística mostra a anã marrom (anã castanha, em Portugal) OGLE-2015-BLG-1319, recentemente descoberta, um objeto intermediário entre as estrelas menos massivas conhecidas (anãs vermelhas) e os planetas massivos (classe Júpiter). A anã marrom foi detectada quando realizava um trânsito, ou seja, quando passou entre sua estrela companheira e a nossa linha de visada. Essa passagem criou um evento de microlente gravitacional, onde a gravidade do sistema ampliou a luz da estrela ao fundo ao longo de várias semanas, conforme ilustrado no gráfico desenhado na imagem. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

A recém descoberta anã marrom (em Portugal: anã castanha) nomeada OGLE-2015-BLG-1319 é bem significativa em várias frentes, pelo menos pela maneira pela qual foi detectada. Estamos lidando aqui não apenas com um novo evento de microlente gravitacional (onde a luz de uma estrela de fundo é afetada por um objeto à frente) o qual fornece novos dados sobre a estrela companheira, mas também essa instância de microlente acarretou um trabalho de observação conjunto, pela primeira vez, de dois observatórios espaciais e um terrestre.

Os telescópios espaciais usados foram o Spitzer (infravermelho) e SWIFT (radiação de alta energia), cujas observações combinadas nos deram diferentes padrões de ampliação do mesmo evento.

O Spitzer observou o sistema binário contendo a anã marrom em julho de 2015 de sua privilegiada posição a cerca de 1 UA (unidade astronômica) da Terra. Já o SWIFT, em sua órbita baixa, também acompanhou o sistema no final de junho de 2015, marcando sua primeira observação via microlente gravitacional. A primeira notificação do evento foi fornecida pela colaboração OGLE (Optical Gravitational Lens Experiment) no Chile. Além disso o fenômeno foi também observado pela colaboração MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) na Nova Zelândia.

Esse diagrama mostra como se deu a observação do evento de microlente causado pela anã marrom OGLE-2015-BLG-1319 sobre a luz de sua estrela companheira. O gráfico à esquerda mostra os resultados. Enquanto o SWIFT orbita perto da Terra em órbita baixa seus dados (pontos azuis) essencialmente mostram a mesma curva de luz dos observatórios terrestres (marcadores verdes). Como Spitzer reside a cerca de 1 UA distante da Terra o diagrama mostra uma perspectiva diferente do evento (círculos vermelhos) em relação aos demais telescópios, A posição distinta do Spitzer resultou em atraso no tempo do evento de microlente e permitiu aos astrônomos determinar a distância de OGLE-2015-BLG-1319 bem como sua massa em cerca de 30 a 65 vezes a de Júpiter.

A combinação dos dados do Spitzer e SWIFT juntamente com a observações dos observatórios terrestres permitiram aos cientistas estimar o valor da massa da anã marrom entre 30 e 65 vezes a massa de Júpiter. OGLE-2015-BLG-1319 é uma anã marrom que orbita uma estrela classe K (anã laranja) cuja massa é de cerca de metade da massa do nosso Sol.

No entanto, devemos nos focar no seguinte: uma das duas distâncias possíveis entre a anã marrom e sua companheira estelar é de ‘apenas’ 0,25 UA (¼ vezes a distância da Terra ao Sol), o que colocaria o objeto dentro da faixa orbital que é chamada por “deserto de anãs marrons” (brown dwarf desert), o qual considera o fato de que as estrelas com massas similares ao Sol muito raramente possuem anãs marrons orbitando a distâncias abaixo de 3 a 5 UA.

No entanto, não temos total certeza sobre isso pois há duas soluções para a estimativa da distância entre o par binário, sendo a segunda um valor entre 40 a 52 UA.

O artigo ressalta que o SWIFT não é distante o suficiente da Terra em sua órbita para permitir o uso de paralaxe no evento de microlente, o que permitiria refinar as medidas de distância entre os objetos.

Assim, temos duas soluções para a projetada separação entre a anã marrom e a estrela anã laranja, devido ao bem conhecido problema dos eventos de microlente chamado close-wide degeneracy, no qual os padrões de perturbação de objetos próximos e mais distantes podem parecer similares.

Se o primeiro cenário que estima a distância de 0,25 UA está correto, este acrescentará uma nova evidência que o citado acima “deserto de anãs marrons” pode ser uma miragem.

Sabemos que OGLE-2015-BLG-1319 não é a primeira anã marrom descoberta através de microlentes gravitacionais. De fato, já existem 15 eventos de microlente envolvendo anã marrons além deste, incluindo um que trata de um exoplaneta, 10 anãs marrons em volta de estrelas na sequência principal (9 anãs vermelhas classe M e uma estrela da classe G-K), dois sistemas binários de anãs marrons e duas anãs marrons isoladas. Na metade dos eventos há questões sobre a distância efetiva entre os objetos, como mencionado no artigo cientifico:

…o acumulo de detecções sugere que anãs marrons (BD) em volta de estrelas na sequência principal não são raras nas separações entre 0,5–20 UA, onde o evento de microlente é sensível (essa faixa é maior que para os exoplanetas devido a maior sensibilidade de detecção). Isso é contrastante com as estimativas através de outras técnicas, tais como a da velocidade radial e do trânsito, as quais sugerem que as anãs marrons são raras (< 1%, Grether & Lineweaver 2006) em separações menores.

O que concluir disso? O artigo prossegue:

Uma possível explicação para essa discrepância, conforme sugerido por Shvartzvald et al. (2016), é que diferentes categorias de estrelas hospedeiras são majoritariamente estudadas por cada técnica — as estrelas das classe F, G e K são observadas pelos métodos da velocidade radial e do trânsito versus as estrelas da classe M estudadas pelas microlentes gravitacionais.

O autor líder do artigo Yossi Shvartzvald (JPL) afirmou na notícia do JPL:

Gostaríamos de entender como as anãs marrons se formam em volta das estrelas e por que existe uma lacuna nas posições onde são encontradas em relação as suas estrelas hospedeiras. É possível que o dito “deserto de anãs marrons” não seja tão “seco” como antes se pensava.

O artigo assinado por Shvartzvald et al., intitulado “First simultaneous microlensing observations by two space telescopes: Spitzer & Swift reveal a brown dwarf in event OGLE-2015-BLG-1319” foi publicado no Astrophysical Journal, Vol. 831, N^o 2, em 7 de novembro de 2016.

Fontes

Centauri Dreams: Into the ‘Brown Dwarf Desert’

JPL: NASA Space Telescopes Pinpoint Elusive Brown Dwarf

Spitzer: NASA Space Telescopes Pinpoint Elusive Brown Dwarf

Artigo Científico

First simultaneous microlensing observations by two space telescopes: Spitzer & Swift reveal a brown dwarf in event OGLE-2015-BLG-1319

._._.

1606-02292v1-first-simultaneous-microlensing-observations-by-two-space-telescopes-spitzer-and-swift-reveal-a-brown-dwarf-in-event-ogle-2015-blg-1319