ASTRÓNOMOS ENCONTRAM EVIDÊNCIAS DE NUVENS DE ÁGUA NO PRIMEIRO ESPECTRO DA ANÃ CASTANHA MAIS FRIA
8 de julho de 2016
Impressão de artista de WISE 0855, no infravermelho.
Crédito: Joy Pollard, Observatório Gemini/AURA
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Desde a sua deteção em 2014, a anã castanha conhecida como WISE 0855 tem fascinado os astrónomos. A apenas 7,2 anos-luz da Terra, é o objeto mais frio da sua categoria e é pouco visível em comprimentos de onda infravermelhos até com os maiores telescópios terrestres.
Agora, uma equipa liderada por astrónomos da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, conseguiu obter um espectro infravermelho de WISE 0855 usando o telescópio Gemini North no Hawaii, fornecendo os primeiros detalhes da composição e química do objeto. Entre as descobertas está a forte evidência que sugere a existência de nuvens de água ou água gelada, as primeiras nuvens deste género detetadas fora do nosso Sistema Solar.
"Seria de esperar que um objeto assim tão frio tivesse nuvens de água e esta é a melhor evidência que realmente as tem," afirma Andrew Skemer, professor assistente de astronomia e astrofísica da mesma universidade. Skemer é o autor principal de um artigo sobre as descobertas que será publicado na revista Astrophysical Journal Letters e atualmente já disponível online.
Estrela falhada
As anãs castanhas são essencialmente estrelas falhadas, tendo-se formado do mesmo modo que as estrelas - através de colapso gravitacional a partir de uma nuvem de gás e poeira -, mas que não têm massa suficiente para desencadear as reações nucleares que fazem as estrelas brilhar. Com cerca de cinco vezes a massa de Júpiter, WISE 0855 assemelha-se, em muitos aspetos, com esse planeta gigante. A sua temperatura é de aproximadamente 250 K (-23,15º C), o que a torna quase tão fria quanto Júpiter, cuja temperatura rondas os 130 K (-143,13º C).
"WISE 0855 é a nossa primeira oportunidade de estudar um objeto extrassolar de massa planetária que é quase tão frio quanto os nossos próprios gigantes gasosos," comenta Skemer.
As observações anteriores da anã castanha, publicadas em 2014, forneceram indicações preliminares de nuvens de água com base em dados fotométricos muito limitados. Skemer, coautor desse artigo anterior, disse que a obtenção de um espectro (que separa a luz de um objeto nos seus comprimentos de onda componentes) é a única maneira de detetar a composição molecular de um objeto.
WISE 0855 é demasiado fraca para a espectroscopia convencional em comprimentos de onda óticos ou no infravermelho próximo, mas a emissão térmica da atmosfera profunda em comprimentos de onda numa janela estreita que ronda os 5 micrómetros forneceu uma oportunidade onde a espectroscopia seria "difícil, mas não impossível", acrescenta.
A equipa usou o telescópio Gemini North no Hawaii e o instrumento GNIRS (Gemini Near Infrared Spectrograph) para observar WISE 0855 ao longo de 13 noites para um total de aproximadamente 14 horas.
"É cinco vezes mais fraca do que qualquer outro objeto detetado com espectroscopia terrestre neste comprimento de onda," explica Skemer. "Agora que temos um espectro, podemos realmente começar a pensar sobre o que está acontecendo neste objeto. O nosso espectro mostra que WISE 0855 é dominada por vapor de água e nuvens, com uma aparência geral muito semelhante à de Júpiter."
Atmosfera nublada
Os investigadores desenvolveram modelos atmosféricos da química de equilíbrio para uma anã castanha com 250 K e calcularam o espectro resultante sob diferentes suposições, incluindo modelos com e sem nuvens. Os modelos previram um espectro dominado por características resultantes do vapor de água, e o modelo nublado rendeu o melhor ajuste para as características no espectro de WISE 0855.
Comparando a anã castanha com Júpiter, a equipa descobriu que os seus espectros são muito semelhantes no que toca às características de absorção de água. Uma diferença significativa é a abundância de fosfina na atmosfera de Júpiter. A fosfina forma-se no interior quente do planeta e reage para formar outros compostos na atmosfera exterior mais fria, pelo que o seu aparecimento no espectro é evidência de misturas turbulentas na atmosfera de Júpiter. A ausência de um sinal forte de fosfina, no espectro de WISE 0855, implica que tem uma atmosfera menos turbulenta.
"O espectro permite-nos investigar as propriedades dinâmicas e químicas que há muito que são estudadas na atmosfera de Júpiter, mas desta vez num mundo extrassolar," conclui Skemer.
