Astrônomos descobrem nuvens de areia na atmosfera de uma “estrela fracassada”

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A impressão artística de um artista de uma anã marrom. (Créditos: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Novas observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST) nos deram a confirmação direta de que alguns mundos alienígenas têm nuvens de rocha.

O telescópio detectou diretamente nuvens de silicato na atmosfera de uma anã marrom – a primeira vez, de acordo com uma equipe internacional de astrônomos, que tal detecção foi feita em um companheiro de massa planetária fora do Sistema Solar.

As descobertas completas, disse a equipe, constituem o melhor espectro até agora para um objeto de massa planetária. Esses resultados podem não apenas nos ajudar a entender melhor essas chamadas ‘estrelas fracassadas’, mas representam apenas uma amostra do que o JWST pode fazer.

O paper foi submetido aos periódicos da AAS e está disponível no servidor de pré-publicação arXiv enquanto passa pelo processo de revisão por pares e publicação.

Já vimos o JWST obter uma imagem direta de um exoplaneta, mas uma anã marrom é de um campo ligeiramente diferente.

Esses objetos são o que acontece quando uma estrela bebê não acumula massa suficiente para iniciar a fusão de hidrogênio em seu núcleo, e eles ocupam o regime de massa entre os planetas mais densos e as estrelas mais pequeninas.

No entanto, com cerca de 13,6 vezes a massa de Júpiter (desculpe, Júpiter, você tentou), as anãs marrons podem fundir deutério, ou hidrogênio pesado – hidrogênio com um próton e um nêutron no núcleo, em vez de apenas um único próton.

A pressão de fusão e a temperatura do deutério são menores que as do hidrogênio, o que significa que as anãs marrons são como estrelas ‘leves’.

Isso significa que, ao contrário dos exoplanetas, as anãs marrons emitem seu próprio calor e luz. É muito menor que o das estrelas, obviamente, mas podemos detectá-lo diretamente, especialmente nos comprimentos de onda infravermelhos nos quais o JWST é especializado.

As observações obtidas por uma equipe liderada pela astrônoma Brittany Miles da Universidade da Califórnia em Santa Cruz (EUA) são de uma anã marrom a cerca de 72 anos-luz de distância chamada VHS 1256-1257 b, descrita pela primeira vez em 2015.

Tem cerca de 19 vezes a massa de Júpiter e é relativamente jovem, com uma atmosfera de tons avermelhados.

Esta tonalidade já foi atribuída a nuvens em jovens anãs marrons, então a equipe usou espectros infravermelhos para ver se eles poderiam determinar a composição da anã marrom.

Isso funciona porque diferentes elementos absorvem e reemitem luz em diferentes comprimentos de onda. Os cientistas podem olhar para o espectro para ver características mais escuras e brilhantes e determinar os elementos que as causam.

A composição atmosférica do VHS 1256-1257 b era semelhante, descobriu a equipe, a outras anãs marrons estudadas em comprimentos de onda infravermelhos, mas muito mais clara e nítida.

“Água, metano, monóxido de carbono, dióxido de carbono, sódio e potássio são observados em várias porções do espectro do JWST com base em comparações de espectros de anãs marrons, opacidades moleculares e modelos atmosféricos”, escreveram os pesquisadores em seu paper.

A assinatura de monóxido de carbono, disseram os pesquisadores, é a mais clara já vista. E eles também detectaram, como esperavam, nuvens – longas nuvens hipotéticas de partículas de silicato em uma camada espessa, com tamanho de grão em submícron. Estes são provavelmente minerais como forsterita, enstatita ou quartzo, observou a equipe.

Isso parece finalmente confirmar que as jovens anãs marrons podem ser circundadas por nuvens irregulares de silicato que influenciam a variabilidade no brilho.

Isso nos dá uma ferramenta para interpretar observações de anãs marrons no futuro e algo para procurar em observações futuras, observam os pesquisadores.

“Esses resultados iniciais das observações científicas de lançamento antecipado do JWST são inovadores e também podem ser obtidos para várias outras anãs marrons próximas que serão observadas em futuros ciclos de observação”, escreveram eles em seu paper.

“Este observatório será um pioneiro, impulsionando nossa compreensão da física atmosférica em companheiros planetários, anãs marrons e exoplanetas nos próximos anos.”

A pesquisa foi submetida aos periódicos da AAS e está disponível no arXiv.