Telescópio Espacial James Webb descobre os menores "estrelas fracassadas" já vistas

Astrônomos descobriram um grupo de nove novas anãs marrons, também conhecidas como "estrelas fracassadas", incluindo os dois menores exemplos já observados desses curiosos objetos celestes.

Notícia

Adaptado de Robert Lea

Traduzido por Marco Centurion

Ilustração de duas anãs marrons, ambientadas na Nuvem Molecular de Perseu. (Créditos da imagem: Robert Lea (feito no Canva)).

Essa descoberta pode ajudar a definir melhor a linha divisória de massa entre planetas gigantes e pequenas anãs marrons, assim como entre grandes anãs marrons e estrelas de baixa massa.

"As novas anãs marrons são as menos massivas conhecidas. Elas estabelecem uma nova restrição sobre a menor massa em que anãs marrons podem existir."

disse Kevin Luhman, pesquisador principal da Universidade Estadual da Pensilvânia, ao site Space.com.

Em um estudo anterior, os pesquisadores usaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para identificar três novas anãs marrons no centro do aglomerado estelar IC 348, uma região de formação estelar localizada na Nuvem Molecular de Perseu, a cerca de 1.000 anos-luz da Terra. O objeto mais tênue tinha uma massa estimada entre 3 e 4 massas de Júpiter (MJup), tornando-se um forte candidato à anã marrom mais leve já confirmada por espectroscopia.

Na nova investigação, a equipe ampliou sua busca usando o JWST para observar uma área maior de IC 348. Eles identificaram 39 candidatas a anãs marrons nas imagens da câmera NIRCam e obtiveram espectros de 15 delas com o espectrógrafo NIRSpec, classificando nove como membros subestelares do aglomerado. Os membros mais tênues têm estimativas de massa em torno de 2 MJup, estabelecendo um novo limite inferior para a massa da Função Inicial de Massa (IMF).

Além disso, uma dessas novas anãs marrons, com cerca de duas massas de Júpiter, exibe evidências de um disco de gás e poeira ao seu redor, indicando que pode conter matéria-prima para a formação de planetas.

"É possível que existam sistemas planetários em que o 'sol' central tenha apenas o dobro da massa de Júpiter", disse Luhman.

Ilustração que compara os tamanhos do Sol, estrelas com massas menores, anãs marrons, de Júpiter e no canto inferior direito a Terra. (Créditos da imagem: NASA)

As estrelas que fracassaram, o telescópio que não!

Anãs marrons recebem esse apelido um tanto injusto de "estrelas fracassadas" porque, embora se formem como estrelas, a partir do colapso de nuvens de gás e poeira, elas não conseguem acumular massa suficiente para iniciar a fusão de hidrogênio em hélio em seus núcleos. Essa fusão nuclear é o que define uma estrela da sequência principal. Por isso, as anãs marrons são classificadas como objetos intermediários entre planetas e estrelas.

Atualmente, considera-se que as anãs marrons possuem entre 13 e 60 vezes a massa de Júpiter, ou entre 1,3% e 8% da massa do Sol. Porém, a descoberta de objetos com apenas cerca de duas massas de Júpiter, aproximadamente 0,002 massas solares, altera drasticamente essa escala.

"Também é surpreendente que o processo que forma estrelas consiga gerar objetos com apenas o dobro da massa de Júpiter — 500 vezes menos massivos que o Sol", comentou Luhman.

Um hidrocarboneto inesperado

O que mais surpreendeu os pesquisadores foi que as novas anãs marrons também apresentaram sinais de um hidrocarboneto alifático não identificado, um composto químico formado apenas por átomos de carbono e hidrogênio. Essa substância não havia sido prevista por modelos atmosféricos e nunca havia sido detectada fora do Sistema Solar.

"A presença de um hidrocarboneto não-metano não identificado é completamente inesperada e inexplicável. Por conta disso, propusemos uma nova classe espectral, chamada 'H', definida pela presença dessa substância."

disse Luhman.

Entre os nove novos objetos e um membro já conhecido agora observado com o NIRSpec, oito apresentaram essa característica. No total, 11 anãs marrons em IC 348 exibiram essas assinaturas de hidrocarbonetos. Os dados mostram que os sinais são mais fortes nos objetos mais tênues, o que sugere que o composto é um constituinte natural das atmosferas das anãs marrons mais jovens e frias.

Esses hidrocarbonetos só haviam sido observados anteriormente nas atmosferas de Saturno e sua maior lua, Titã.

O papel essencial do James Webb

A atmosfera fria dessas anãs marrons foi crucial para a detecção do hidrocarboneto com o JWST, que se mostrou extremamente eficiente no estudo desses objetos.

"Por serem frias, as anãs marrons são mais brilhantes em comprimentos de onda infravermelhos, e o JWST é o telescópio infravermelho mais sensível já construído"

explicou Luhman.

Os próximos passos da pesquisa incluem obter espectros com resolução ainda maior para identificar melhor o hidrocarboneto detectado. Além disso, teóricos precisarão desenvolver novos modelos atmosféricos que expliquem por que essas novas anãs marrons apresentam o hidrocarboneto não identificado, mas não metano, o hidrocarboneto normalmente presente nas anãs marrons mais antigas.

A equipe também irá analisar os espectros dos outros candidatos a anãs marrons para confirmar sua natureza. Dois desses candidatos podem ter massas tão baixas quanto a de Júpiter, o que pode levar a uma reformulação ainda maior do conceito de faixa de massas para anãs marrons.

"Imagens ainda mais profundas do JWST do aglomerado que estudamos podem detectar anãs marrons com massa inferior à de Júpiter, se é que tais objetos realmente existem"

concluiu Luhman.

A pesquisa foi publicada no dia 10 de junho, no periódico The Astrophysical Journal Letters e o link do texto pode ser encontrado abaixo.

Os artigos que compõe esta tradução são do space.com e o artigo publicado no The Astrophysical Journal Letters  (publicados em 12/06 e 10/06, respectivamente)

Link para acesso aos textos:

Space.com: https://www.space.com/astronomy/james-webb-space-telescope-discovers-smallest-failed-stars-ever-seen

The Astrophysical Journal Letters: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/addc55