Imagens VLT de dois planetas em formação em torno da estrela jovem WISPIT 2 (Créditos: ESO/C. Lawlor, R. F. van Capelleveen et al.)
Os astrónomos observaram a formação de dois planetas no disco em torno da estrela jovem WISPIT 2. Tendo já sido detectado anteriormente um planeta em torno desta estrela, a equipa recorreu agora aos telescópios do Observatório Europeu do Sul (ESO) para confirmar a presença dum outro. Estas observações, juntamente com a estrutura única do disco em torno desta estrela, indicam que o sistema WISPIT 2 poderá assemelhar-se ao nosso Sistema Solar quando este era jovem.
“O WISPIT 2 é a melhor vista que temos, até agora, do nosso próprio passado“, afirma Chloe Lawlor, aluna de doutoramento na Universidade de Galway, na Irlanda, e autora principal do estudo publicado hoje na revista da especialidade The Astrophysical Journal Letters.
Este sistema é apenas o segundo conhecido, depois de PDS 70, em que dois planetas foram observados directamente a formarem-se em torno da sua estrela progenitora. Ao contrário de PDS 70, porém, o WISPIT 2 possui um disco de formação planetária bastante grande, com espaços vazios e anéis muito distintos. “Estas estruturas sugerem que temos actualmente mais planetas a formarem-se neste disco, os quais certamente detectaremos também, mais cedo ou mais tarde“, explica Lawlor.
“O WISPIT 2 proporciona-nos um laboratório perfeito para observar não apenas a formação de um planeta individual, mas também a de um sistema planetário completo”, diz Christian Ginski, co-autor do estudo e investigador na Universidade de Galway. Com estas observações, os astrónomos procuram compreender melhor como é que os sistemas planetários bebés evoluem para se tornarem sistemas como o nosso Sistema Solar.
O primeiro planeta recém formado descoberto neste sistema — denominado WISPIT 2b — foi detectado o ano passado. Este objecto possui uma massa quase cinco vezes superior à de Júpiter e orbita a estrela central a uma distância equivalente a aproximadamente 60 vezes a distância entre a Terra e o Sol. “A detecção dum novo mundo em formação demonstrou verdadeiramente o enorme potencial dos nossos actuais instrumentos“, afirma Richelle van Capelleveen, estudante de doutoramento no Observatório de Leiden, nos Países Baixos, e líder do estudo que descobriu WISPIT 2b.
Agora, e depois de ter sido identificado mais um objecto perto da estrela [1], medições realizadas com o Very Large Telescope (VLT) do ESO e o Interferómetro do VLT (VLTI) confirmaram que este objecto era, de facto, outro planeta, WISPIT 2c. O novo planeta encontra-se quatro vezes mais próximo da estrela central e tem o dobro da massa de WISPIT 2b. Ambos são gigantes gasosos, tal como os planetas exteriores do nosso Sistema Solar.
Para confirmar a existência de WISPIT 2c, a equipa utilizou o instrumento SPHERE do VLT do ESO, que capturou uma imagem do objecto. A equipa recorreu seguidamente ao instrumento GRAVITY+ do VLTI para confirmar que o objecto era, de facto, um planeta. “O nosso estudo utilizou a recente actualização GRAVITY+, sem a qual não teríamos conseguido obter uma detecção tão clara dum planeta tão próximo da sua estrela“, afirma Guillaume Bourdarot, co-autor do estudo e investigador no Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, em Garching, na Alemanha.
Ambos os planetas de WISPIT 2 surgem em espaços abertos bem definidas no disco de gás e poeira que orbita esta estrela jovem. Estes espaços no disco resultam do desenvolvimento de cada planeta: as partículas no disco coalescem e a sua gravidade atrai mais material até se formar um planeta embrionário, o chamado protoplaneta. O material que sobra, em volta de cada espaço, dá origem a anéis de poeira bem característicos destes discos.
Para além dos dois espaços vazios onde os dois planetas foram encontrados, existe pelo menos mais um, mais pequeno e mais afastado, no disco de WISPIT 2. “Suspeitamos que exista um terceiro planeta em formação neste espaço“, explica Lawlor, “possivelmente com a massa de Saturno, dado que o espaço é mais estreito e menos profundo“. A equipa está ansiosa por realizar observações de seguimento. “Com o futuro Extremely Large Telescope do ESO, poderemos provavelmente obter imagens directas de tal planeta“, diz Ginski.
Notas
[1] Os primeiros indícios da presença de um segundo planeta surgiram de observações realizadas com o instrumento MagAO-X da Universidade do Arizona, instalado nos Telescópios Magellan de 6,5 metros no Chile, e com o LMIRcam da Universidade da Virgínia, instalado no Interferómetro do Large Binocular Telescope nos EUA.
Um diagrama que ilustra os limites da zona habitável em diferentes tipos de estrelas com exoplanetas rochosos, a partir de Bohl et al. (2026). Os limites da zona habitável variam consoante a cor da estrela, uma vez que diferentes comprimentos de onda da luz aquecem a atmosfera de um planeta de forma diferente. Crédito: Gillis Lowry/Pablo Carlos Budassi
Os astrónomos determinaram os melhores locais para procurar vida extraterrestre no Universo.
Entre os mais de 6000 exoplanetas descobertos até agora, identificaram pouco menos de 50 mundos rochosos com maior probabilidade de serem habitáveis.
A sua investigação, publicada na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, seria útil num cenário retratado no recém-lançado sucesso de bilheteira de Hollywood, “Projecto Hail Mary”, no qual a personagem de Ryan Gosling tem de viajar para um sistema exoplanetário em busca de uma forma de salvar a Terra.
No caminho, encontra uma forma de vida alienígena chamada Rocky e os fictícios micro-organismos extraterrestres Astrophage e Taumoeba.
A professora Lisa Kaltenegger, directora do Instituto Carl Sagan na Universidade de Cornell, e uma equipa de estudantes universitários, utilizaram novos dados da missão Gaia da ESA e do Arquivo de Exoplanetas da NASA para identificar planetas na chamada zona habitável.
Esta é uma área que não fica demasiado perto de uma estrela hospedeira, onde seria demasiado quente, nem demasiado longe, onde seria demasiado frio. Significa também que, tal como a Terra, é muito mais provável que um planeta tenha água à sua superfície – o que é um ingrediente essencial para a vida.
O artigo científico também seleccionou os mundos que recebem da sua estrela uma quantidade de energia mais semelhante à que a Terra recebe do Sol.
Representação artística de um sistema planetário em torno de uma estrela ligeiramente mais quente do que o nosso Sol. Em investigações anteriores, os cientistas do Instituto Carl Sagan teorizaram que os organismos poderiam desenvolver biofluorescência para se protegerem de uma estrela mais intensa. Crédito: Gillis Lowry
“Como o ‘Projecto Hail Mary’ tão bem ilustra, a vida pode ser muito mais versátil do que imaginamos actualmente, por isso, descobrir qual dos 6000 exoplanetas conhecidos teria mais probabilidades de albergar extraterrestres como o Astrophage e o Taumoeba – ou o Rocky – pode revelar-se crucial, e não apenas para Ryan Gosling”, afirmou a professora Kaltenegger.
“O nosso artigo científico revela para onde se deveria viajar para encontrar vida, caso alguma vez construíssemos uma nave espacial ‘Hail Mary'”.
Os investigadores identificaram 45 mundos rochosos que podem suportar vida na zona habitável, e outros 24 numa zona habitável 3D mais restrita, que parte de um pressuposto mais conservador sobre a quantidade de calor que um planeta pode suportar antes de perder a sua habitabilidade.
Entre eles encontram-se alguns exoplanetas famosos, incluindo Proxima Centauri b, TRAPPIST-1 f e Kepler-186 f, bem como outros menos conhecidos, como TOI-715 b.
Os planetas mais interessantes da lista, segundo os autores, são TRAPPIST-1 d, e, f e g, que se encontram a 40 anos-luz da Terra, bem como LHS 1140 b, que está a 48 anos-luz de distância. A possibilidade de estes planetas terem água na forma líquida depende, em parte, da sua capacidade de reter uma atmosfera.
Os mundos que recebem luz das suas estrelas de forma mais semelhante à que a Terra moderna recebe do Sol são os planetas em trânsito TRAPPIST-1 e, TOI-715 b, Kepler-1652 b, Kepler-442 b, Kepler-1544 b e os planetas Proxima Centauri b, GJ 1061 d, GJ 1002 b e Wolf 1069 b, que fazem as suas estrelas oscilarem.
Os autores também esperam que os planetas que identificaram perto dos limites da zona habitável ajudem a esclarecer exactamente onde termina a habitabilidade e se as teorias dos cientistas sobre esses limites estão corretas. Embora a ideia da zona habitável tenha vindo a ser desenvolvida desde a década de 1970, novas observações serão fundamentais para determinar se certas suposições precisam de ser adaptadas, afirmou a professora Kaltenegger.
Além disso, os exoplanetas com órbitas elípticas invulgares em torno da sua estrela podem revelar a importância da variação da quantidade de calor que atinge um mundo e ajudar a responder à questão de saber se um planeta precisa de permanecer na zona habitável ou se pode entrar e sair dela e continuar a ser habitável.
Os planetas em trânsito que podem testar o limite da habitabilidade na orla interna são K2-239 d, TOI-700 e e o K2-3 d – bem como os planetas Wolf 1061 c e GJ 1061 c, que fazem as suas estrelas oscilarem. TRAPPIST-1 g, Kepler-441 b e GJ 102 podem sondar a orla exterior da habitabilidade, onde se torna extremamente frio, afirmam os investigadores.
“Embora seja difícil dizer o que torna algo mais propício à vida, identificar onde procurar é o primeiro passo fundamental – por isso, o objectivo do nosso projecto era dizer ‘eis os melhores alvos para observação'”, afirmou Gillis Lowry, actualmente estudante na Universidade Estatal de São Francisco.
O colega investigador Lucas Lawrence, actualmente estudante na Universidade de Pádua, em Itália, afirmou: “Queríamos criar algo que permitisse a outros cientistas pesquisar de forma eficaz e fomos descobrindo coisas novas sobre estes mundos que queríamos investigar mais a fundo”.
A co-autora Abigail Bohl, da Universidade de Cornell, acrescentou: “Sabemos que a Terra é habitável, enquanto Vénus e Marte não o são. Podemos usar o nosso Sistema Solar como referência para procurar exoplanetas que recebam energia estelar entre o que Vénus e Marte recebem”.
“A observação destes planetas pode ajudar-nos a compreender quando se perde a habitabilidade, qual é o limite máximo de energia e quais os planetas que permanecem habitáveis – ou que talvez nunca o tenham sido.
“A mesma ideia aplica-se aos planetas excêntricos: qual é o grau de excentricidade orbital que um planeta pode ter e ainda assim manter a água na sua superfície e as condições de habitabilidade?
Uma representação artística de como poderá ser o sistema planetário TRAPPIST-1, mostrando (da esquerda para a direita) TRAPPIST-1, b, c, d, e, f, g e h, com base nos dados disponíveis sobre os diâmetros, as massas e as distâncias dos planetas em relação à estrela hospedeira. Destes, pensa-se que TRAPPIST-1 d, e, f e g sejam os planetas mais semelhantes à Terra. Crédito: NASA/JPL-Caltech
“Identificámos planetas nos limites interno e externo da zona habitável, bem como aqueles com as excentricidades mais elevadas, para testar a nossa compreensão do que é necessário para um planeta ser e permanecer habitável. Também identificámos os alvos mais observáveis com o Telescópio Espacial James Webb e outros telescópios”.
Os estudantes também seleccionaram os melhores planetas para observar com diferentes técnicas, para dar aos cientistas as melhores hipóteses de encontrar sinais de vida, caso existam nesses mundos.
A lista que criaram irá orientar os astrónomos que estudam o céu nocturno com o Webb, com o futuro Telescópio Espacial Nancy Grace Roman (com lançamento previsto para 2027), com o ELT (Extremely Large Telescope), que deverá ver a primeira luz em 2029, com o HWO (Habitable Worlds Observatory), com lançamento previsto para a década de 2040 e com o projecto proposto do LIFE (Large Interferometer For Exoplanets).
Observar estes pequenos exoplanetas é a única forma de confirmar se possuem atmosferas e se os astrónomos precisam de rever as suas ideias sobre o que define a zona habitável, afirmou Lowry.
Acrescentou que já tem utilizado a lista para dar uma primeira olhadela aos 10 planetas que recebem radiação muito semelhante à da Terra, identificando dois que estão suficientemente próximos para serem estudados com os telescópios actuais ou futuros: TRAPPIST-1 e e TOI-715 b.
O sistema planetário TRAPPIST-1 é um dos principais focos de observação do Telescópio Webb, um programa liderado por Nikole Lewis, professora associada de astronomia em Cornell. Tanto TRAPPIST-1 como TOI-715 são pequenas estrelas vermelhas, o que facilita a observação dos pequenos planetas do tamanho da Terra que orbitam em seu redor.
Há décadas que os astrónomos têm dificuldade em distinguir os planetas gigantes das anãs castanhas, uma classe de objectos mais massivos do que os planetas, mas demasiado pequenos para dar início à fusão nuclear como verdadeiras estrelas.
Quando observados através de um telescópio, estes objectos cósmicos semelhantes podem apresentar brilho, temperaturas e até mesmo características atmosféricas que se sobrepõem. A impressionante semelhança deixa os astrónomos na incerteza de saber se observaram um planeta de grandes dimensões ou uma estrela de dimensões reduzidas.
Agora, uma equipa liderada pela Universidade Northwestern descobriu uma pista crucial que separa os dois: a velocidade a que giram.
Num novo estudo, os astrofísicos encontraram as evidências mais claras até à data de que os planetas gigantes giram significativamente mais depressa do que as suas contrapartes anãs castanhas. Os novos resultados sugerem que as medições de rotação podem fornecer um novo e poderoso diagnóstico para classificar estas populações indistinguíveis e indicam que estes dois tipos de objectos evoluem de forma diferente, talvez até se formando através de processos distintos.
O estudo foi publicado na passada quarta-feira (18 de Março) na revista The Astronomical Journal. Trata-se do maior levantamento de medições de rotação de exoplanetas e anãs castanhas captadas directamente até à data.
“A rotação é um registo fóssil de como um planeta se formou”, afirmou Chih-Chun “Dino” Hsu, da Northwestern, que liderou o estudo. “Ao medir a velocidade a que estes mundos giram, podemos começar a reconstituir os processos físicos que os moldaram há dezenas a centenas de milhões de anos”.
Especialista em exoplanetas e anãs castanhas, Hsu é investigador pós-doc no CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics) da Northwestern, onde é orientado pelo co-autor do estudo, Jason Wang. Wang é professor assistente de física e astronomia na Faculdade de Artes e Ciências Weinberg da Northwestern e membro do CIERA.
Uma crise de identidade cósmica
Normalmente, os astrónomos conseguem distinguir planetas de estrelas com base numa combinação de brilho, temperaturas e informação espectral. Mas os planetas gigantes e as anãs castanhas, frequentemente chamadas de “estrelas falhadas”, situam-se precisamente no meio difuso deste sistema de classificação. O tamanho e a massa dos maiores planetas sobrepõem-se ao tamanho e à massa das anãs castanhas mais pequenas. E como as anãs castanhas não possuem fusão nuclear sustentada, emitem um brilho fraco, tal como os planetas gigantes.
A equipa da Northwestern questionou-se se a rotação desses objectos poderia constituir um factor diferenciador. Aproveitando o acesso institucional da Northwestern ao Observatório W.M. Keck, em Maunakea, no Hawaii, os astrofísicos analisaram seis exoplanetas gigantes e 25 anãs castanhas.
“Só conseguimos realizar um levantamento espectroscópico desta magnitude porque a Northwestern é parceira do Observatório Keck”, afirmou Wang. “Isso permitiu-nos aceder aos telescópios Keck durante muitas noites para tornar este levantamento uma realidade”.
Com espectroscopia de alta resolução do KPIC (Keck Planet Imager and Characterizer Instrument), a equipa isolou a luz dos objectos fracos para medir detalhes minuciosos nas suas atmosferas. À medida que estes mundos distantes giram, as características nos seus espectros alargam-se, tal como o efeito Doppler no som. Ao analisar essas características alargadas, os cientistas podem determinar a rapidez com que um planeta está a girar.
“Com o KPIC, podemos detectar estes sinais minúsculos que revelam a rotação de um planeta em torno de outras estrelas próximas”, afirmou Hsu.
Depois de medir as rotações dos exoplanetas e das anãs castanhas, a equipa combinou essas novas medições com medições de rotação de estudos anteriores. Isto permitiu à equipa construir uma amostra maior e seleccionada de planetas, anãs castanhas e objectos relacionados para comparação.
Quando Hsu e os seus colaboradores compararam as velocidades de rotação em toda a amostra, surgiu um padrão claro. Os planetas gigantes tendem a girar a uma fracção maior da sua velocidade máxima teórica – conhecida como a sua “velocidade de ruptura”, ou o ponto em que um objecto se desintegraria devido à força centrífuga. Em contrapartida, as anãs castanhas giram mais lentamente.
Uma nova perspectiva sobre a formação
Segundo os investigadores, esta diferença deve-se provavelmente às massas dos objectos e à forma como a sua massa se compara à das suas estrelas hospedeiras. Os astrónomos há muito que pensam que os planetas gigantes se formam dentro de discos de gás e poeira que rodeiam estrelas jovens. Durante a formação, as interacções com o disco podem influenciar a quantidade de momento angular – ou quantidade de rotação – que o planeta retém.
As anãs castanhas, por outro lado, podem formar-se como as estrelas – através do colapso de nuvens de gás – ou como os planetas. As interacções entre o forte campo magnético da anã castanha e o gás circundante actuam como um travão cósmico, fazendo com que o objecto perca momento angular.
Um exoplaneta e uma anã castanha no estudo de Hsu ilustram bem esta diferença. Um planeta gigante no sistema exoplanetário HR 8799 tem cerca de sete vezes a massa de Júpiter e gira a uma velocidade invulgarmente elevada. No entanto, uma anã castanha próxima tem aproximadamente três vezes mais massa do que o exoplaneta gigante, mas gira seis vezes mais devagar.
Embora ambos os objectos tenham perdido momento angular durante a sua formação, a rotação da anã castanha mais massiva perdeu significativamente mais momento, provavelmente devido ao seu campo magnético mais forte. O estudo também descobriu que as anãs castanhas em órbita de estrelas giram ainda mais lentamente do que as anãs castanhas isoladas, à deriva no espaço. Isto reflecte possivelmente diferentes ambientes de formação.
“Os nossos resultados sugerem que tanto a massa do planeta como a relação entre a massa do planeta e a massa da sua estrela influenciam a velocidade a que o planeta acaba por girar”, afirmou Hsu. “Isso ajuda-nos a restringir a física de como estes sistemas se formam”.
A equipa de investigação planeia agora expandir os seus estudos, examinando as rotações de objectos com massa planetária que flutuam livremente – mundos errantes que vagueiam pelo espaço sem uma estrela hospedeira – e investigando a composição química das atmosferas planetárias em toda a população.
“Estamos apenas a começar a explorar o que a rotação planetária nos pode revelar”, afirmou Hsu. “Com instrumentos futuros e telescópios de maior abertura, seremos capazes de medir a rotação de ainda mais mundos e estabelecer ligações entre a rotação, a química e a história da formação em sistemas planetários inteiros”.
Há décadas que os astrónomos têm dificuldade em distinguir os planetas gigantes das anãs castanhas, uma classe de objectos mais massivos do que os planetas, mas demasiado pequenos para dar início à fusão nuclear como verdadeiras estrelas.
Quando observados através de um telescópio, estes objectos cósmicos semelhantes podem apresentar brilho, temperaturas e até mesmo características atmosféricas que se sobrepõem. A impressionante semelhança deixa os astrónomos na incerteza de saber se observaram um planeta de grandes dimensões ou uma estrela de dimensões reduzidas.
Agora, uma equipa liderada pela Universidade Northwestern descobriu uma pista crucial que separa os dois: a velocidade a que giram.
Num novo estudo, os astrofísicos encontraram as evidências mais claras até à data de que os planetas gigantes giram significativamente mais depressa do que as suas contrapartes anãs castanhas. Os novos resultados sugerem que as medições de rotação podem fornecer um novo e poderoso diagnóstico para classificar estas populações indistinguíveis e indicam que estes dois tipos de objectos evoluem de forma diferente, talvez até se formando através de processos distintos.
O estudo foi publicado na passada quarta-feira (18 de Março) na revista The Astronomical Journal. Trata-se do maior levantamento de medições de rotação de exoplanetas e anãs castanhas captadas directamente até à data.
“A rotação é um registo fóssil de como um planeta se formou”, afirmou Chih-Chun “Dino” Hsu, da Northwestern, que liderou o estudo. “Ao medir a velocidade a que estes mundos giram, podemos começar a reconstituir os processos físicos que os moldaram há dezenas a centenas de milhões de anos”.
Especialista em exoplanetas e anãs castanhas, Hsu é investigador pós-doc no CIERA (Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics) da Northwestern, onde é orientado pelo co-autor do estudo, Jason Wang. Wang é professor assistente de física e astronomia na Faculdade de Artes e Ciências Weinberg da Northwestern e membro do CIERA.
Uma crise de identidade cósmica
Normalmente, os astrónomos conseguem distinguir planetas de estrelas com base numa combinação de brilho, temperaturas e informação espectral. Mas os planetas gigantes e as anãs castanhas, frequentemente chamadas de “estrelas falhadas”, situam-se precisamente no meio difuso deste sistema de classificação. O tamanho e a massa dos maiores planetas sobrepõem-se ao tamanho e à massa das anãs castanhas mais pequenas. E como as anãs castanhas não possuem fusão nuclear sustentada, emitem um brilho fraco, tal como os planetas gigantes.
A equipa da Northwestern questionou-se se a rotação desses objectos poderia constituir um factor diferenciador. Aproveitando o acesso institucional da Northwestern ao Observatório W.M. Keck, em Maunakea, no Hawaii, os astrofísicos analisaram seis exoplanetas gigantes e 25 anãs castanhas.
“Só conseguimos realizar um levantamento espectroscópico desta magnitude porque a Northwestern é parceira do Observatório Keck”, afirmou Wang. “Isso permitiu-nos aceder aos telescópios Keck durante muitas noites para tornar este levantamento uma realidade”.
Com espectroscopia de alta resolução do KPIC (Keck Planet Imager and Characterizer Instrument), a equipa isolou a luz dos objectos fracos para medir detalhes minuciosos nas suas atmosferas. À medida que estes mundos distantes giram, as características nos seus espectros alargam-se, tal como o efeito Doppler no som. Ao analisar essas características alargadas, os cientistas podem determinar a rapidez com que um planeta está a girar.
“Com o KPIC, podemos detectar estes sinais minúsculos que revelam a rotação de um planeta em torno de outras estrelas próximas”, afirmou Hsu.
Depois de medir as rotações dos exoplanetas e das anãs castanhas, a equipa combinou essas novas medições com medições de rotação de estudos anteriores. Isto permitiu à equipa construir uma amostra maior e seleccionada de planetas, anãs castanhas e objectos relacionados para comparação.
Quando Hsu e os seus colaboradores compararam as velocidades de rotação em toda a amostra, surgiu um padrão claro. Os planetas gigantes tendem a girar a uma fracção maior da sua velocidade máxima teórica – conhecida como a sua “velocidade de ruptura”, ou o ponto em que um objecto se desintegraria devido à força centrífuga. Em contrapartida, as anãs castanhas giram mais lentamente.
Uma nova perspectiva sobre a formação
Segundo os investigadores, esta diferença deve-se provavelmente às massas dos objectos e à forma como a sua massa se compara à das suas estrelas hospedeiras. Os astrónomos há muito que pensam que os planetas gigantes se formam dentro de discos de gás e poeira que rodeiam estrelas jovens. Durante a formação, as interacções com o disco podem influenciar a quantidade de momento angular – ou quantidade de rotação – que o planeta retém.
As anãs castanhas, por outro lado, podem formar-se como as estrelas – através do colapso de nuvens de gás – ou como os planetas. As interacções entre o forte campo magnético da anã castanha e o gás circundante actuam como um travão cósmico, fazendo com que o objecto perca momento angular.
Um exoplaneta e uma anã castanha no estudo de Hsu ilustram bem esta diferença. Um planeta gigante no sistema exoplanetário HR 8799 tem cerca de sete vezes a massa de Júpiter e gira a uma velocidade invulgarmente elevada. No entanto, uma anã castanha próxima tem aproximadamente três vezes mais massa do que o exoplaneta gigante, mas gira seis vezes mais devagar.
Embora ambos os objectos tenham perdido momento angular durante a sua formação, a rotação da anã castanha mais massiva perdeu significativamente mais momento, provavelmente devido ao seu campo magnético mais forte. O estudo também descobriu que as anãs castanhas em órbita de estrelas giram ainda mais lentamente do que as anãs castanhas isoladas, à deriva no espaço. Isto reflecte possivelmente diferentes ambientes de formação.
“Os nossos resultados sugerem que tanto a massa do planeta como a relação entre a massa do planeta e a massa da sua estrela influenciam a velocidade a que o planeta acaba por girar”, afirmou Hsu. “Isso ajuda-nos a restringir a física de como estes sistemas se formam”.
A equipa de investigação planeia agora expandir os seus estudos, examinando as rotações de objectos com massa planetária que flutuam livremente – mundos errantes que vagueiam pelo espaço sem uma estrela hospedeira – e investigando a composição química das atmosferas planetárias em toda a população.
“Estamos apenas a começar a explorar o que a rotação planetária nos pode revelar”, afirmou Hsu. “Com instrumentos futuros e telescópios de maior abertura, seremos capazes de medir a rotação de ainda mais mundos e estabelecer ligações entre a rotação, a química e a história da formação em sistemas planetários inteiros”.
Os investigadores identificaram um par muito íntimo de anãs castanhas, denominado ZTF J1239+8347, em que uma está a extrair activamente matéria da outra, tal como ilustrado nesta representação artística. Em última análise, espera-se que as anãs castanhas se fundam para formar uma nova estrela; alternativamente, a anã castanha que ganhar a massa extra irá inflamar-se para se tornar uma estrela. Seja como for, um par de estrelas falhadas terá criado uma estrela brilhante. Crédito: Caltech/R. Hurt (IPAC)
As anãs castanhas têm má reputação no mundo estelar, sendo frequentemente rotuladas como “estrelas falhadas” devido à sua incapacidade de sustentar a fusão nuclear nos seus núcleos. A massa destes objectos situa-se entre a dos planetas e a das estrelas, variando entre 13 e 80 vezes a massa de Júpiter. Como não são suficientemente massivas para sustentar a fusão, são muito mais ténues e frias do que as suas congéneres estelares.
Agora, uma nova descoberta liderada por investigadores do Caltech mostra como estes corpos pouco luminosos podem unir-se para brilhar intensamente. Ao analisar observações de arquivo captadas pelo ZTF (Zwicky Transient Facility) no Observatório Palomar, os investigadores identificaram um par íntimo de anãs castanhas, no qual uma está ativamente a extrair material da outra.
Em última análise, espera-se que as anãs castanhas se fundam para formar uma nova estrela; alternativamente, a anã castanha que ganha a massa extra irá inflamar-se para se tornar uma estrela. Seja como for, um par de estrelas falhadas terá criado uma estrela brilhante.
“As estrelas falhadas têm uma segunda oportunidade”, afirma Samuel Whitebook, estudante do Caltech e autor principal de um novo estudo acerca das descobertas publicado na revista The Astrophysical Journal Letters. “As anãs castanhas não têm motores internos como as estrelas, mas este resultado mostra que podem apresentar uma física dinâmica muito interessante”.
Whitebook trabalha com dois orientadores: Tom Prince, professor de física, e Dimitri Mawet, professor de astronomia e investigador sénior no JPL da NASA. Tanto Prince como Mawet são co-autores do estudo.
A descoberta é inédita: até agora, este tipo de transferência de massa entre objectos binários só tinha sido observado em objectos muito mais pesados, como as anãs brancas, que são os cadáveres de estrelas como o nosso Sol.
O par de anãs castanhas, denominado ZTF J1239+8347 (ou ZTF J1239, para abreviar), foi detectado depois de os cientistas terem analisado uma base de dados conhecida como ZVAR, ou ZTF Variability Archive, que é uma colecção de dados de todo o céu recolhidos repetidamente pelo ZTF desde 2017. A base de dados, que contém 2 mil milhões de objetos, revela como esses objectos mudam ao longo do tempo. No caso de ZTF J1239, verificou-se que o objecto mudava significativamente de brilho a cada 57 minutos.
Uma análise mais aprofundada da fonte revelou que se trata de um par de anãs castanhas pouco luminosas que intimamente se orbitam uma à outra; na verdade, todo o sistema caberia na distância entre a Terra e a Lua. Os objectos, que têm aproximadamente 60 a 80 vezes a massa de Júpiter, encontram-se a cerca de 1000 anos-luz de distância, na direcção da constelação da Ursa Maior.
Os cientistas não têm a certeza de como os dois corpos celestes pouco luminosos se juntaram inicialmente; é possível que uma terceira estrela as tenha aproximado gravitacionalmente a partir de sistemas distintos. Uma vez juntas, as estrelas teriam entrado numa espiral, aproximando-se cada vez mais, até que uma das anãs castanhas aumentou de tamanho devido à influência gravitacional da outra, tornando-se menos densa.
“Quando a gravidade de uma estrela é superada pela da outra, a matéria começa a fluir da estrela menos densa para a mais densa”, diz Whitebook. “É como se a matéria escorresse através de um bocal”.
Este bocal direcciona o material de uma anã castanha para um ponto fixo na outra, que então aquece e brilha com luz azul e ultravioleta. A rotação deste ponto quente, à medida que as duas anãs castanhas giram uma à volta da outra, levou à curva de luz periódica observada pelo ZTF.
Embora se saiba que outros tipos de estrelas transferem massa entre si, esta é a primeira vez que tal acontece no mundo das anãs castanhas. “Estes são objectos muito exóticos”, diz Prince. “Conversámos com alguns dos nossos colegas acerca deles, e não acreditaram que tal coisa existisse”.
Como o par recém-descoberto é pouco brilhante e está próximo da Terra, os cientistas estimam que existam muitos outros semelhantes por aí à espera de serem descobertos.
“Esperamos que o Observatório Vera Rubin [um observatório terrestre no Chile] detecte dúzias de outros objectos destes”, afirma Whitebook. “Queremos encontrar mais para compreender a população e a sua frequência. Prevemos que isto aconteça com mais frequência do que se pensa”.
Outros telescópios que contribuíram para o estudo incluem a missão Gaia da ESA, o Observatório W. M. Keck no Hawaii, o Telescópio Hale de 200 polegadas de Palomar, o WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA, o Telescópio Neil Gehrels Swift da NASA e o GTC (Gran Telescopio Canarias) nas Ilhas Canárias, Espanha. Os investigadores estão a planear futuras observações de ZTF J1239 com o Telescópio Espacial James Webb da NASA.
As anãs castanhas têm má reputação no mundo estelar, sendo frequentemente rotuladas como “estrelas falhadas” devido à sua incapacidade de sustentar a fusão nuclear nos seus núcleos. A massa destes objectos situa-se entre a dos planetas e a das estrelas, variando entre 13 e 80 vezes a massa de Júpiter. Como não são suficientemente massivas para sustentar a fusão, são muito mais ténues e frias do que as suas congéneres estelares.
Agora, uma nova descoberta liderada por investigadores do Caltech mostra como estes corpos pouco luminosos podem unir-se para brilhar intensamente. Ao analisar observações de arquivo captadas pelo ZTF (Zwicky Transient Facility) no Observatório Palomar, os investigadores identificaram um par íntimo de anãs castanhas, no qual uma está ativamente a extrair material da outra.
Em última análise, espera-se que as anãs castanhas se fundam para formar uma nova estrela; alternativamente, a anã castanha que ganha a massa extra irá inflamar-se para se tornar uma estrela. Seja como for, um par de estrelas falhadas terá criado uma estrela brilhante.
“As estrelas falhadas têm uma segunda oportunidade”, afirma Samuel Whitebook, estudante do Caltech e autor principal de um novo estudo acerca das descobertas publicado na revista The Astrophysical Journal Letters. “As anãs castanhas não têm motores internos como as estrelas, mas este resultado mostra que podem apresentar uma física dinâmica muito interessante”.
Whitebook trabalha com dois orientadores: Tom Prince, professor de física, e Dimitri Mawet, professor de astronomia e investigador sénior no JPL da NASA. Tanto Prince como Mawet são co-autores do estudo.
A descoberta é inédita: até agora, este tipo de transferência de massa entre objetos binários só tinha sido observado em objectos muito mais pesados, como as anãs brancas, que são os cadáveres de estrelas como o nosso Sol.
O par de anãs castanhas, denominado ZTF J1239+8347 (ou ZTF J1239, para abreviar), foi detectado depois de os cientistas terem analisado uma base de dados conhecida como ZVAR, ou ZTF Variability Archive, que é uma colecção de dados de todo o céu recolhidos repetidamente pelo ZTF desde 2017. A base de dados, que contém 2 mil milhões de objectos, revela como esses objectos mudam ao longo do tempo. No caso de ZTF J1239, verificou-se que o objecto mudava significativamente de brilho a cada 57 minutos.
Uma análise mais aprofundada da fonte revelou que se trata de um par de anãs castanhas pouco luminosas que intimamente se orbitam uma à outra; na verdade, todo o sistema caberia na distância entre a Terra e a Lua. Os objectos, que têm aproximadamente 60 a 80 vezes a massa de Júpiter, encontram-se a cerca de 1000 anos-luz de distância, na direcção da constelação da Ursa Maior.
Os cientistas não têm a certeza de como os dois corpos celestes pouco luminosos se juntaram inicialmente; é possível que uma terceira estrela as tenha aproximado gravitacionalmente a partir de sistemas distintos. Uma vez juntas, as estrelas teriam entrado numa espiral, aproximando-se cada vez mais, até que uma das anãs castanhas aumentou de tamanho devido à influência gravitacional da outra, tornando-se menos densa.
“Quando a gravidade de uma estrela é superada pela da outra, a matéria começa a fluir da estrela menos densa para a mais densa”, diz Whitebook. “É como se a matéria escorresse através de um bocal”.
Este bocal direcciona o material de uma anã castanha para um ponto fixo na outra, que então aquece e brilha com luz azul e ultravioleta. A rotação deste ponto quente, à medida que as duas anãs castanhas giram uma à volta da outra, levou à curva de luz periódica observada pelo ZTF.
Embora se saiba que outros tipos de estrelas transferem massa entre si, esta é a primeira vez que tal acontece no mundo das anãs castanhas. “Estes são objectos muito exóticos”, diz Prince. “Conversámos com alguns dos nossos colegas acerca deles, e não acreditaram que tal coisa existisse”.
Como o par recém-descoberto é pouco brilhante e está próximo da Terra, os cientistas estimam que existam muitos outros semelhantes por aí à espera de serem descobertos.
“Esperamos que o Observatório Vera Rubin [um observatório terrestre no Chile] detecte dúzias de outros objectos destes”, afirma Whitebook. “Queremos encontrar mais para compreender a população e a sua frequência. Prevemos que isto aconteça com mais frequência do que se pensa”.
Outros telescópios que contribuíram para o estudo incluem a missão Gaia da ESA, o Observatório W. M. Keck no Hawaii, o Telescópio Hale de 200 polegadas de Palomar, o WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA, o Telescópio Neil Gehrels Swift da NASA e o GTC (Gran Telescopio Canarias) nas Ilhas Canárias, Espanha. Os investigadores estão a planear futuras observações de ZTF J1239 com o Telescópio Espacial James Webb da NASA.
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