Anã marrom em órbita: Um desafio às noções do Universo
Um desenvolvimento intrigante no cosmos veio à tona, originado de um objeto situado a aproximadamente 1.400 anos-luz de distância de nosso planeta. Essa entidade desafia nossas noções estabelecidas sobre o que o Universo permite.
Essa entidade enigmática pertence à categoria de objetos celestes conhecidos como anãs marrons, que residem na região de transição entre planetas e estrelas. O que a diferencia é sua órbita notavelmente próxima de uma estrela hospedeira ardente. O calor emanado dessa estrela faz com que a temperatura da anã marrom suba para além de impressionantes 8.000 Kelvin (equivalente a 7.727 graus Celsius ou 13.940 graus Fahrenheit). Esse calor intenso leva à desintegração das moléculas em sua atmosfera, separando-as em seus átomos constituintes.
Comparativamente, essa temperatura excede em muito a temperatura da superfície do Sol, que está em torno de mais amenos 5.778 Kelvin. Consequentemente, essa anã marrom em particular conquistou a distinção de ser a mais escaldante de seu tipo já detectada.
Apesar de as anãs marrons tendem a possuir temperaturas mais altas do que os planetas, elas ainda são insignificantes em comparação com as estrelas anãs vermelhas mais frias, que queimam em temperaturas ainda mais moderadas do que as do Sol. Elas são incapazes de atingir temperaturas semelhantes às produzidas pelos processos de fusão interna do Sol.
Liderando essa descoberta está uma equipe internacional de cientistas, com a astrofísica Na’ama Hallakoun do Instituto Weizmann de Ciência em Israel à frente. O objeto identificado foi designado como WD0032-317B.
Essa revelação possui o potencial de lançar luz sobre o comportamento de gigantes gasosos semelhantes a Júpiter, que orbitam estrelas extremamente quentes e massivas. Observar tais ocorrências tem se mostrado desafiador devido às características únicas dessas estrelas, incluindo suas taxas de rotação e níveis de atividade.
Planetas localizados em proximidade próxima de suas estrelas parentes são submetidos a doses substanciais de radiação ultravioleta. Consequentemente, suas atmosferas passam por evaporação, causando a decomposição das moléculas constituintes—um fenômeno conhecido como dissociação térmica.
No entanto, permanece uma lacuna de conhecimento em relação a essas circunstâncias extremas. Quando um exoplaneta orbita uma estrela brilhante em uma distância tão próxima, discernir os sinais do exoplaneta das atividades da estrela torna-se um desafio.
Um único exemplo de um exoplaneta experimentando dissociação térmica é o KELT-9b, que orbita uma estrela supergigante azul. Essa posição submete o lado diurno a temperaturas superiores a 4.600 Kelvin (aproximadamente 4.327 graus Celsius ou 7.820 graus Fahrenheit).
Para investigar esses ambientes extremos, o estudo de anãs marrons em sistemas binários ao lado de estrelas anãs brancas apresenta uma abordagem viável. Anãs brancas, significativamente menores que supergigantes azuis colossais como o KELT-9, emitem sinais mais fracos, facilitando a identificação de quaisquer objetos companheiros superaquecidos.
Distintas dos planetas, mas não exatamente estrelas, as anãs marrons possuem atributos que perpassam as duas categorias. Com cerca de 13 vezes a massa de Júpiter, uma entidade semelhante a um planeta pode abrigar pressão e calor suficientes em seu núcleo para iniciar a fusão de deutério—uma forma alternativa de fusão de hidrogênio que requer temperaturas e pressões mais baixas em comparação com a fusão que ocorre nos núcleos estelares.
As anãs marrons podem atingir uma massa equivalente a cerca de 80 vezes a de Júpiter, exibindo temperaturas em torno de 2.500 Kelvin. Embora irradiem em comprimentos de onda infravermelha, elas são mais frias e menos luminosas do que as anãs vermelhas.
Em contraste, as anãs brancas representam a fase terminal na vida de estrelas semelhantes ao Sol. Após o esgotamento do hidrogênio em seus núcleos, essas estrelas expulsam suas camadas exteriores e o núcleo colapsa para formar um objeto ultradenso com aproximadamente o tamanho da Terra. Embora as anãs brancas emitam calor residual, seu desaparecimento é acompanhado por uma liberação de energia substancial, resultando em temperaturas extremamente altas semelhantes às de supergigantes azuis.
Isso nos conduz ao foco do estudo—WD0032-317—uma estrela anã branca intensamente quente. Com uma massa aproximadamente 40% da do Sol, essa estrela queima a temperaturas em torno de 37.000 Kelvin.
Nos anos 2000, dados coletados pelo Espectrógrafo Echelle Ultra-Violeta-Visual (UVES) a bordo do Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul indicaram que WD0032-317 estava exibindo movimento, influenciado por um companheiro orbital invisível. Observações subsequentes no infravermelho próximo sugeriram que esse companheiro era uma anã marrom.
Utilizando o UVES, Hallakoun e seus colaboradores conduziram novas observações da estrela. Suas descobertas revelaram que o companheiro era uma anã marrom com uma massa variando de 75 a 88 vezes a de Júpiter. Essa anã marrom completa uma órbita rápida em apenas 2,3 horas.
A evidência central que levou a essa descoberta é, essencialmente, a emissão de hidrogênio—um tipo de “pistola fumegante”. O hidrogênio emitido durante o lado diurno da anã marrom voltado para a Terra serve como um indicador da evaporação da estrela.
Devido à proximidade extremamente próxima entre a anã marrom e a estrela, a anã marrom está travada em rotação tidal. Isso implica que um lado da anã marrom—o lado diurno—permanece perpetuamente orientado para a estrela, enquanto o outro lado permanece na escuridão perpétua. Os pesquisadores calcularam as temperaturas extremas em jogo, e os resultados são verdadeiramente surpreendentes.
Citando sua publicação: “Dependendo do modelo de núcleo de anã branca utilizado, a temperatura aquecida do lado diurno do companheiro varia entre aproximadamente 7.250 e 9.800 Kelvin—comparável ao calor emitido por uma estrela do tipo A—com uma temperatura do lado noturno variando de cerca de 1.300 a 3.000 Kelvin. Isso leva a uma disparidade de temperatura de cerca de 6.000 Kelvin—aproximadamente quatro vezes maior do que a de KELT-9b.”
A faixa de temperaturas do lado noturno abrange valores desde aqueles semelhantes a estrelas anãs tipo T até tipo M. A temperatura de corpo negro “de equilíbrio” do companheiro irradiado é calculada em cerca de 5.100 Kelvin, excedendo o calor de qualquer planeta gigante conhecido e ultrapassando a temperatura de KELT-9b em cerca de 1.000 Kelvin. Consequentemente, o fluxo extremo de ultravioleta proveniente dessa entidade supera o de KELT-9b em aproximadamente 5.600 vezes.
A singularidade de WD0032-317B é incomparável a qualquer planeta ou anã marrom conhecido. Isso não apenas aumenta seu apelo excepcional, mas também a posiciona como uma candidata excepcional para investigar como estrelas extremamente quentes causam a evaporação de seus companheiros de menor massa. Ao examinar objetos como WD0032-317B, os pesquisadores buscam obter insights em relação a raridades atípicas, como KELT-9b. [ScienceAlert]
