Com o avanço da tecnologia dos telescópios, os astrônomos têm feito grandes descobertas sobre os menores e mais leves objetos celestes. Recentemente, uma equipe internacional de pesquisadores usando o poderoso Telescópio Espacial James Webb descobriu possivelmente a menor anã marrom já detectada.
As anãs marrons são corpos celestes situados na fronteira entre estrelas e planetas. Originam-se como estrelas, alcançando uma densidade suficiente para entrar em colapso sob sua própria gravidade, porém, nunca atingem a densidade e temperatura necessárias para iniciar a fusão de hidrogênio e se tornarem estrelas.
No extremo inferior da escala, algumas anãs marrons são comparáveis a gigantes gasosos, possuindo apenas algumas vezes a massa de Júpiter.
A comunidade astronômica busca determinar o menor objeto capaz de formar-se de maneira semelhante a uma estrela. Uma equipe internacional, que utiliza o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, identificou o novo detentor desse recorde: uma diminuta anã marrom que flutua livremente, possuindo apenas três a quatro vezes a massa de Júpiter.
“Uma pergunta básica que você encontrará em todos os livros de astronomia é: quais são as menores estrelas? É isso que estamos tentando responder”, explicou o autor principal Kevin Luhman, da Universidade Estadual da Pensilvânia.
"Para localizar a recém-descoberta anã marrom, Luhman e sua colega, Catarina Alves de Oliveira, optaram por investigar o aglomerado estelar IC 348, situado a aproximadamente 1.000 anos-luz de distância na região de formação estelar de Perseu.
Este aglomerado é consideravelmente jovem, com apenas cerca de cinco milhões de anos. Como resultado, eventuais anãs marrons ainda apresentariam brilho relativamente intenso na faixa infravermelha, irradiando o calor de seu processo de formação.
A equipe iniciou o processo capturando imagens do núcleo do aglomerado por meio da câmera NIRCam (Near-Infrared Camera) do Telescópio Espacial James Webb, identificando as anãs marrons candidatas com base em seu brilho e tonalidades.
Posteriormente, os alvos mais promissores foram rastreados utilizando o conjunto de micro-objetivas NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb.
A sensibilidade ao infravermelho do Telescópio Espacial James Webb foi crucial, possibilitando à equipe detectar objetos de luminosidade inferior aos que podem ser observados pelos telescópios terrestres.
Além disso, a nitidez da visão proporcionada pelo Webb permitiu à equipe discernir entre anãs marrons pontuais de tonalidade vermelha e galáxias de fundo com manchas.
Esse processo de seleção conduziu a três alvos intrigantes, cujas massas variam de três a oito vezes a de Júpiter, exibindo temperaturas superficiais que oscilam entre 830 e 1.500 graus Celsius. O menor entre eles possui uma massa de apenas três a quatro vezes a de Júpiter, conforme indicado por modelos computacionais.
Explicar como uma anã marrom tão diminuta pode se formar representa um desafio teórico. Uma nuvem de gás densa e volumosa possui gravidade suficiente para entrar em colapso e originar uma estrela.
Contudo, devido à sua gravidade menos intensa, é presumivelmente mais difícil para uma nuvem de menor porte entrar em colapso e dar origem a uma anã marrom, especialmente aquelas com massas comparáveis às de planetas gigantes.
“É muito fácil para os modelos atuais criar planetas gigantes em um disco ao redor de uma estrela”, disse Catarina Alves de Oliveira, da ESA, pesquisadora principal do programa de observação. “Mas nesse aglomerado, seria improvável que esse objeto se formasse em um disco, em vez de se formar como uma estrela, e três massas de Júpiter são 300 vezes menores que o nosso Sol. Portanto, temos que nos perguntar: como o processo de formação de estrelas funciona com massas tão pequenas?”
Além de oferecer insights sobre o processo de formação estelar, as diminutas anãs marrons desempenham um papel crucial na ampliação do entendimento dos astrônomos sobre os exoplanetas.
As anãs marrons menos massivas apresentam sobreposição com os exoplanetas de maior porte, indicando a possibilidade de compartilharem algumas propriedades similares. No entanto, a facilidade de estudo de uma anã marrom flutuante supera a de um exoplaneta gigante, este último frequentemente oculto pelo brilho de sua estrela hospedeira.
Duas das anãs marrons identificadas nessa pesquisa exibem a assinatura espectral de um hidrocarboneto não identificado, uma molécula composta por átomos de hidrogênio e carbono.
Essa mesma assinatura infravermelha foi previamente detectada pela missão Cassini da NASA nas atmosferas de Saturno e de sua lua Titã. Além disso, observações similares foram registradas no meio interestelar, o espaço entre as estrelas.
“Essa é a primeira vez que detectamos essa molécula na atmosfera de um objeto fora do Sistema Solar”, explicou Catarina. “Os modelos para atmosferas de anãs marrons não preveem sua existência. Estamos olhando para objetos com idades mais jovens e massas mais baixas do que nunca, e estamos vendo algo novo e inesperado.”
Dado que esses objetos estão situados confortavelmente na faixa de massa dos planetas gigantes, surge a indagação sobre se são genuinamente anãs marrons ou se tratam-se de planetas dissidentes que foram expulsos de sistemas planetários.
Embora a equipe não possa descartar completamente essa última possibilidade, sustentam a tese de que é consideravelmente mais provável que sejam anãs marrons em vez de planetas ejetados.
A probabilidade de um planeta gigante ser ejetado é baixa por dois motivos fundamentais. Em primeiro lugar, esses planetas são geralmente incomuns, especialmente quando comparados a planetas de massas menores.
Em segundo lugar, a maioria das estrelas possui uma massa reduzida, e a ocorrência de planetas gigantes é particularmente rara entre essas estrelas. Dessa forma, é pouco provável que a maioria das estrelas no aglomerado IC 348, predominantemente composto por estrelas de baixa massa, tenha a capacidade de gerar planetas de dimensões tão consideráveis.
Além disso, devido à juventude do aglomerado, com apenas cinco milhões de anos, é improvável que tenha transcorrido tempo suficiente para a formação e ejeção de planetas gigantes de seus sistemas.
A descoberta de mais objetos dessa natureza contribuirá para esclarecer sua classificação. Teorias indicam que é mais provável encontrar planetas desonestos nos arredores de um aglomerado estelar, portanto, uma expansão da área de pesquisa pode revelar sua presença no IC 348.
Trabalhos futuros também podem incorporar pesquisas mais extensas capazes de detectar objetos de menor tamanho e luminosidade.
O levantamento breve realizado pela equipe tinha a expectativa de detectar objetos tão pequenos quanto duas vezes a massa de Júpiter. Pesquisas mais prolongadas teriam facilidade em identificar massas comparáveis à de Júpiter.
Os resultados da pesquisa foram publicados no Astronomical Journal.
