Graças à nova e poderosa câmera de alto contraste instalada no Very Large Telescope, foram obtidas fotos de um companheiro de baixa massa muito próximo de uma estrela. Isso permitiu que os astrônomos medissem diretamente a massa de um objeto jovem de massa muito baixa pela primeira vez.
O objeto, mais de 100 vezes mais fraco que sua estrela anfitriã, ainda é 93 vezes mais massivo que Júpiter. E parece ser quase duas vezes mais pesado do que a teoria prevê.
Portanto, essa descoberta sugere que, devido a erros nos modelos, os astrônomos podem ter superestimado o número de jovens "anãs marrons" e planetas extrasolares "flutuantes".
Uma combinação vencedora
Uma estrela pode ser caracterizada por muitos parâmetros. Mas um é de extrema importância: sua massa. É a massa de uma estrela que decidirá seu destino. Portanto, não é surpresa que os astrônomos desejem obter uma medida precisa desse parâmetro.
No entanto, essa não é uma tarefa fácil, especialmente para os menos massivos, aqueles na fronteira entre estrelas e objetos de anã marrom. As anãs marrons, ou "estrelas fracassadas", são objetos até 75 vezes mais massivos que Júpiter, pequenos demais para que os principais processos de fusão nuclear tenham se inflamado em seu interior.
Para determinar a massa de uma estrela, os astrônomos geralmente observam o movimento das estrelas em um sistema binário. E, em seguida, aplique o mesmo método que permite determinar a massa da Terra, sabendo a distância da Lua e o tempo necessário para o satélite completar uma órbita completa (a chamada "Terceira Lei de Kepler"). Da mesma forma, eles também mediram a massa do Sol, conhecendo a distância Terra-Sol e o tempo - um ano - para o nosso planeta fazer uma excursão ao redor do Sol.
O problema com objetos de baixa massa é que eles são muito fracos e geralmente ficam ocultos ao brilho da estrela mais brilhante que orbitam, também quando vistos em grandes telescópios.
Os astrônomos, no entanto, encontraram maneiras de superar essa dificuldade. Para isso, eles se baseiam em uma combinação de uma estratégia observacional bem considerada com instrumentos de última geração.
Câmera de alto contraste
Primeiro, os astrônomos que procuram objetos de massa muito baixa olham para estrelas jovens próximas porque os objetos companheiros de baixa massa serão mais brilhantes enquanto jovens, antes de se contrairem e se refrescarem.
Nesse caso em particular, uma equipe internacional de astrônomos [1] liderada por Laird Close (Steward Observatory, Universidade do Arizona) estudou a estrela AB Doradus A (AB Dor A). Esta estrela está localizada a cerca de 48 anos-luz de distância e tem "apenas" 50 milhões de anos. Como a posição no céu de AB Dor A “oscila”, devido à atração gravitacional de um objeto parecido com uma estrela, acreditava-se desde o início dos anos 90 que AB Dor A devia ter um companheiro de baixa massa.
Para fotografar esse companheiro e obter um conjunto abrangente de dados, Close e seus colegas usaram um novo instrumento no Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul. Esta nova câmera óptica adaptativa de alto contraste, a NACO Simultaneous Differential Imager, ou NACO SDI [2], foi desenvolvida especificamente por Laird Close e Rainer Lenzen (Instituto Max-Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha) para caçar planetas extra-solares. A câmera SDI aprimora a capacidade do VLT e de seu sistema óptico adaptativo para detectar companheiros fracos que normalmente seriam perdidos sob o brilho da estrela principal.
Uma estreia mundial
Voltando esta câmera para AB Dor A em fevereiro de 2004, eles conseguiram pela primeira vez imaginar uma companheira tão fraca - 120 vezes mais fraca que sua estrela - e tão próxima de sua estrela.
Diz Markus Hartung (ESO), membro da equipe: “Essa estréia mundial só foi possível devido às capacidades únicas do instrumento NACO SDI no VLT. De fato, o Telescópio Espacial Hubble tentou, mas falhou, em detectar o companheiro, pois estava muito fraco e muito perto do brilho da estrela principal. ”
A pequena distância entre a estrela e o companheiro fraco (0,156 arcseg) é a mesma que a largura de uma moeda de um euro (2,3 cm) quando vista a 20 km. O companheiro, chamado AB Dor C, foi visto a uma distância de 2,3 vezes a distância média entre a Terra e o Sol. Ele completa um ciclo em torno de sua estrela hospedeira em 11,75 anos, em uma órbita bastante excêntrica.
Usando a localização exata do companheiro, junto com o conhecido "balanço" da estrela, os astrônomos poderiam determinar com precisão a massa do companheiro. O objeto, mais de 100 vezes mais fraco que sua estrela principal próxima, tem um décimo da massa de sua estrela hospedeira, ou seja, é 93 vezes mais massivo que Júpiter. Portanto, está um pouco acima do limite da anã marrom.
Usando o NACO no VLT, os astrônomos observaram ainda o AB Dor C em comprimentos de onda próximos ao infravermelho para medir sua temperatura e luminosidade.
"Ficamos surpresos ao descobrir que o companheiro era 400 graus Celsius mais frio e 2,5 vezes mais fraco do que os modelos mais recentes prevêem para um objeto dessa massa", disse Close.
“A teoria prevê que esse objeto legal de baixa massa seria de cerca de 50 massas de Júpiter. Mas a teoria está incorreta: esse objeto tem de fato entre 88 a 98 massas de Júpiter. ”
Essas novas descobertas desafiam, portanto, as idéias atuais sobre a população de anãs marrons e a possível existência de planetas extra-solares amplamente divulgados "flutuantes".
De fato, se objetos jovens até então identificados como anãs marrons são duas vezes mais massivos do que se pensava, muitos devem ser estrelas de baixa massa. E objetos recentemente identificados como planetas "flutuantes" provavelmente são anãs marrons de baixa massa.
Para Close e seus colegas, "essa descoberta forçará os astrônomos a repensar o que realmente são as massas dos menores objetos produzidos na natureza".
Mais Informações
O trabalho apresentado aqui aparece como uma carta na edição de 20 de janeiro da Nature (“Uma calibração dinâmica da relação massa-luminosidade em massas estelares muito baixas e em idades jovens” de L. Close et al.).
Notas
[1]: A equipe é composta por Laird M. Close, Eric Nielsen, Eric E. Mamajek e Beth Biller (Observador Steward, Universidade do Arizona, Tucson, EUA), Rainer Lenzen e Wolfgang Brandner (Instituto Max-Planck de Astronomia, Heidelberg, Alemanha), Jose C. Guirado (Universidade de Valência, Espanha) e Markus Hartung e Chris Lidman (ESO-Chile).
[2]: A câmera NACO SDI é um tipo único de câmera que utiliza óptica adaptativa, que remove os efeitos de desfoque da atmosfera da Terra para produzir imagens extremamente nítidas. O SDI divide a luz de uma única estrela em quatro imagens idênticas e passa os feixes resultantes por quatro filtros ligeiramente diferentes (sensíveis ao metano). Quando os feixes de luz filtrados atingem o conjunto de detectores da câmera, os astrônomos podem subtrair as imagens para que a estrela brilhante desapareça, revelando um objeto mais fraco e mais frio, oculto no halo de luz dispersa da estrela ("brilho"). Imagens exclusivas do satélite de Saturno Titã, obtidas anteriormente com o NACO SDI, foram publicadas no ESO PR 09/04.
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
