Um objeto recorde recém-descoberto pelo JWST representa um desafio à nossa compreensão de como as estrelas nascem.
É uma anã marrom que fica no espaço, sozinha – e, com uma massa de apenas 3 a 4 vezes a de Júpiter, parece ser o objeto de menor massa desse tipo já descoberto.
Isso apresenta alguns problemas interessantes, entre os quais a forma como ele se formou.
“É muito fácil para os modelos atuais criar planetas gigantes num disco em torno de uma estrela”, diz a astrônoma Catarina Alves de Oliveira, da Agência Espacial Europeia.
“Mas neste aglomerado, seria improvável que este objeto se formasse em um disco, em vez disso se formando como uma estrela, e três massas de Júpiter sejam 300 vezes menores que o nosso Sol. Portanto, temos que perguntar, como funciona o processo de formação de estrelas em massas tão, muito pequenas?”
As anãs marrons são comumente conhecidas como “estrelas fracassadas”, o que é um pouco cruel, mas não totalmente impreciso. Uma estrela é um objeto nascido de um aglomerado denso em uma nuvem de gás e poeira no espaço que entra em colapso sob a gravidade. Ele cresce e cresce até ficar massivo o suficiente para que a pressão e o calor em seu núcleo se transformem em fusão de hidrogênio. A massa mínima para isso é cerca de 80 a 85 vezes a massa de Júpiter.
Uma anã marrom é um objeto que se forma da mesma maneira, mas não acumula massa suficiente para criar as condições para a fusão do hidrogênio. Porém, uma anã marrom também não é um planeta. Na verdade, o marrom em seu nome refere-se ao fato de serem menores que as estrelas anãs brancas e maiores que os planetas “escuros” não brilhantes.
A uma certa massa crítica – cerca de 13 Júpiteres – uma anã marrom pode fundir átomos, não de hidrogênio, mas do seu isótopo mais pesado, o deutério, para o qual a pressão e a temperatura de fusão são inferiores às do hidrogênio.
Os planetas são formados por um processo diferente, a partir do acúmulo gradual de material que resta após a formação de uma estrela. Portanto, algo que se forma a partir do colapso gravitacional, mas tem massa muito baixa para iniciar a fusão, ainda pode tecnicamente se tornar uma anã marrom. Os astrônomos às vezes se referem a esses objetos na rota planetária como anãs submarrons, anãs marrons de massa planetária ou planetas errantes.
Uma equipe de astrônomos liderada por Kevin Luhman, da Universidade Estadual da Pensilvânia, está tentando encontrar o menor desses objetos.
“Uma pergunta básica que você encontrará em todos os livros de astronomia é: quais são as menores estrelas?” Luhman diz. “É isso que estamos tentando responder.”
Eles usaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para realizar um levantamento do centro de um jovem aglomerado estelar chamado IC 348, na região de formação estelar de Perseu, a cerca de 1.000 anos-luz de distância. As anãs submarrons são muito frias e escuras em comparação com as estrelas, portanto, um instrumento infravermelho com a sensibilidade do JWST é uma necessidade. Primeiro, eles usaram o NIRCam de infravermelho próximo para procurar candidatos; depois o NIRSpec, para estudá-los, ambos instrumentos do próprio JWST
Eles encontraram três novos membros do IC 348 que se enquadram no perfil, com massas entre três e oito Júpiteres e temperaturas de 1.100 a 1.800 Kelvin (827 a 1.527 graus Celsius, ou 1.520 a 2.780 Fahrenheit). O menor desses candidatos é o recordista, com uma massa em torno de três a quatro Júpiteres.
Este é um verdadeiro quebra-cabeça. Para a formação de estrelas, uma nuvem tem muita massa e, portanto, muita gravidade. Produzir algo do tamanho de um planeta começaria com uma nuvem menor e, portanto, com menos gravidade, o que significa que o processo de formação é muito mais árduo, dizem os pesquisadores.
É possível que os objetos sejam exoplanetas que foram expulsos dos seus sistemas planetários, mas isto também é improvável. No que diz respeito aos planetas, eles são bastante grandes, mas a maioria das estrelas do IC 348 são muito pequenas. A formação de grandes planetas em torno de estrelas pequenas também é difícil de explicar. Além disso, o cluster é muito jovem. Não houve tempo suficiente para que os planetas se formassem e fossem ejetados tão longe dos seus sistemas, dizem os pesquisadores.
E esse também não é o único quebra-cabeça. A análise espectrográfica revelou a presença de um hidrocarboneto não identificado em dois dos objetos. A assinatura desta espécie química desconhecida foi detectada nas atmosferas de Saturno e Titã no Sistema Solar, bem como à deriva no espaço interestelar, mas nunca tinha sido vista numa atmosfera extrassolar antes.
Portanto, está claro que tudo o que estamos vendo aqui nos dá algo novo e emocionante para refletir e aprender sobre a estranha interseção entre estrelas e planetas.
“Esta é a primeira vez que detectamos esta molécula na atmosfera de um objeto fora do nosso Sistema Solar”, diz Alves de Oliveira.
“Os modelos para as atmosferas das anãs marrons não preveem a sua existência. Estamos a observar objetos com idades mais jovens e massas mais baixas do que alguma vez vimos, e estamos a ver algo novo e inesperado.”
A pesquisa foi publicada no The Astronomical Journal.
Publicado no ScienceAlert
