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UMA DESCOBERTA ACIDENTAL SUGERE UMA POPULAÇÃO OCULTA DE OBJETOS CÓSMICOS
3 de setembro de 2021

 


Este mosaico mostra todo o céu fotogfrafado pelo WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer). A radiação infravermelha refere-se a comprimentos de onda que são mais longos do que aqueles visíveis a olho humanos. Muitos objetos cósmicos irradiam no infravermelho, incluindo gás e nuvens de poeira onde as estrelas se formam, e anãs castanhas.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/UCLA

 

Um novo estudo fornece uma explicação tentadora de como um objeto cósmico peculiar chamado WISEA J153429.75-104303.3 - que recebeu a alcunha de "O Acidente" - teve origem. O Acidente é uma anã castanha. Embora se formem como estrelas, estes objetos não têm massa suficiente para dar início a fusão nuclear, o processo que faz com que as estrelas brilhem. Embora as anãs castanhas às vezes desafiem a caracterização, os astrónomos têm uma boa compreensão das suas características gerais.

Ou tinham, até terem encontrado esta.

O Acidente recebeu este nome depois de ser descoberto por pura sorte. Escapou aos levantamentos normais porque não se parece com nenhuma das pouco mais de 2000 anãs castanhas que foram encontradas na nossa Galáxia até agora.

À medida que as anãs castanhas envelhecem, arrefecem e o seu brilho em diferentes comprimentos de onda muda. Não é diferente de como alguns metais, quando aquecidos, vão do branco brilhante ao vermelho profundo à medida que arrefecem. O Acidente confundiu os cientistas porque era ténue em alguns comprimentos de onda importantes, sugerindo que era muito fria (e antiga), mas brilhante noutros, indicando uma temperatura mais alta.

"Este objeto desafiou todas as nossas expetativas," disse Davy Kirkpatrick, astrofísico do IPAC do Caltech em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. Ele e coautores postulam, num novo artigo publicado na revista The Astrophysical Journal Letters, que o Acidente pode ter entre 10 e 13 mil milhões de anos - pelo menos o dobro da média de idades de outras anãs castanhas conhecidas. Isto significa que teria sido formada quando a nossa Galáxia era muito mais jovem e tinha uma composição química diferente. A ser esse o caso, provavelmente há muitas mais destas anãs castanhas antigas à espreita na nossa vizinhança galáctica.

Um Perfil Peculiar

O Acidente foi detetado pela primeira vez pelo NEOWISE (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer) da NASA, lançado em 2009 sobre o apelido WISE e gerido pelo JPL da NASA no sul da Califórnia. Dado que as anãs castanhas são objetos relativamente frios, irradiam principalmente luz infravermelha, ou comprimentos de onda maiores do que o olho humano pode ver.

Para descobrir como O Acidente poderia ter propriedades tão contraditórias - algumas sugerindo que é muito fria, outras indicando que é muito mais quente - os cientistas precisaram de mais informações. Então, observaram o objeto em comprimentos de onda infravermelhos adicionais com um telescópio terrestre no Observatório W. M. Keck no Hawaii. Mas a anã castanha aparecia tão ténue nesses comprimentos de onda, que nem sequer a conseguiram detetar, aparentemente confirmando a sua sugestão de que era muito fria.

De seguida, decidiram determinar se o baixo brilho resultava de O Acidente estar mais distante da Terra do que o esperado. Mas não foi esse o caso, de acordo com medições precisas da distância pelos telescópios espaciais Hubble e Spitzer da NASA. Tendo determinado a distância do objeto - cerca de 50 anos-luz da Terra - a equipa percebeu que estava a mover-se rapidamente - cerca de 800.000 km/h. Este valor é muito superior ao de todas as outras anãs castanhas conhecidas por estarem a esta distância da Terra, o que significa que provavelmente viaja pela Galáxia há muito tempo, encontrando objetos massivos que a aceleram com a sua gravidade.

Com um monte de evidências que sugerem que O Acidente é extremamente antigo, os investigadores propõem que as suas estranhas propriedades não são de todo estranhas e que podem ser uma pista da sua idade.

Quando a Via Láctea se formou há cerca de 13,6 mil milhões de anos, era composta quase inteiramente de hidrogénio e hélio. Outros elementos, como o carbono, formaram-se dentro das estrelas; quando as estrelas mais massivas explodiram como supernovas, espalharam os elementos por toda a Galáxia.

O metano, composto por hidrogénio e carbono, é comum na maioria das anãs castanhas que têm uma temperatura semelhante à de O Acidente. Mas o perfil de luz de O Acidente sugere que contém muito pouco metano. Tal como todas as moléculas, o metano absorve comprimentos de onda específicos, de modo que uma anã castanha rica em metano seria fraca nestes comprimentos de onda. O Acidente, por contraste, é brilhante nestes comprimentos de onda, o que pode indicar baixos níveis de metano.

Assim, o perfil de luz de O Acidente poderia corresponder ao de uma anã castanha muito velha que se formou quando a Galáxia ainda era pobre em carbono; muito pouco carbono aquando da formação significa muito pouco metano na sua atmosfera hoje.

"Não é uma surpresa encontrar uma anã castanha tão velha, mas é uma surpresa encontrar uma no nosso quintal," disse Federico Marocco, astrofísico do IPAC no Caltech que liderou as novas observações usando os telescópios Keck e Hubble. "Esperávamos que anãs castanhas tão antigas existissem, mas também esperávamos que fossem incrivelmente raras. A chance de encontrar uma tão perto do Sistema Solar pode ser uma coincidência feliz, ou diz-nos que são mais comuns do que pensávamos."

Um Acidente Fortuito

Para encontrar anãs castanhas mais antigas como O Acidente - se é que existem - os investigadores podem ter que mudar a forma como procuram estes objetos.

O Acidente foi descoberto pelo cientista cidadão Dan Caselden, que estava a usar um programa online que ele desenvolveu para encontrar anãs castanhas em dados do NEOWISE. O céu está repleto de objetos que irradiam luz infravermelha; no geral, estes objetos parecem permanecer fixos no céu, devido à sua grande distância da Terra. Mas dado que as anãs castanhas são tão fracas, são visíveis apenas quando estão relativamente perto da Terra, e isso significa que os cientistas podem observá-las movendo-se pelo céu durante meses ou anos (o NEOWISE mapeia todo o céu uma vez a cada seis meses).

O programa de Caselden tentou remover os objetos infravermelhos estacionários (como estrelas distantes) dos mapas do NEOWISE e destacar objetos em movimento que tinham características semelhantes às das anãs castanhas conhecidas. Ele estava a olhar para uma destas candidatas a anã castanha quando avistou outro objeto muito mais fraco movendo-se rapidamente pelo ecrã. Este acabaria por ser WISEA J153429.75-104303.3, que não havia sido destacado porque não correspondia ao perfil de anã castanha do programa. Caselden avistou-a por acidente.

"Esta descoberta está a dizer-nos que há mais variedade nas composições das anãs castanhas do que vimos até agora," disse Kirkpatrick. "Provavelmente existem mais estranhas por aí, e precisamos de pensar em como procurá-las."

 


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Consegue ver a mancha escura movendo-se em baixo à esquerda? É uma anã castanha denominada "O Acidente", que foi descoberta pelo cientista cidadão Dan Caselden. Ela havia escapado aos levantamentos normais porque não se parecia com nenhuma outra anã castanha conhecida.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Dan Caselden


As anãs castanhas partilham certas características com ambas as estrelas e os planetas. Em geral, são menos massivas do que as estrelas e mais massivas do que os planetas. Uma anã castanha torna-se uma estrela se a pressão no seu núcleo se tornar suficientemente alta para dar início à fusão nuclear, o processo que faz com que as estrelas brilhem.
Crédito: NASA/JPL-Caltech


Esta impressão de artista mostra uma anã castanha ténue e fria no espaço. As anãs castanhas formam-se como estrelas, mas não têm massa suficiente para dar início à fusão nuclear nos seus núcleos - o processo que faz com que as estrelas brilhem. Como resultado, partilham algumas características físicas com os planetas gigantes, como Júpiter.
Crédito: IPAC/Caltech


// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais

WISEA J153429.75-104303.3:
Wikipedia

Anãs castanhas:
Wikipedia
NASA
Andy Lloyd's Dark Star Theory

WISE:
Wikipedia
NEOWISE (NASA)
U. Berkeley

Observatório W. M. Keck:
Página principal
Wikipedia

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
Hubblesite
STScI
SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais

Telescópio Espacial Spitzer:
Caltech
NASA
Centro Científico Spitzer 
Wikipedia

 
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