Objeto parecido com um planeta pode ter passado a sua juventude tão quente quanto uma estrela

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Uma sequência de quatro estágios (da esquerda para a direita), mostrando a possível evolução extrema na temperatura de WISE J0304-2705. Quando jovem, o objeto era tão quente quanto uma estrela, brilhando com uma temperatura de, pelo menos, 2800ºC por cerca de 20 milhões de anos. Depois de 100 milhões de anos tinha esfriado a 1500ºC, e por um bilhão de anos a temperatura foi de cerca de 1000ºC. A fase final foi milhares de milhões de anos mais tarde, quando WISE J0304-2705 tinha arrefecido para sua temperatura planetária atual de 100 -150°C. Crédito: John Pinfield, 2014.

Artigo traduzido de Royal Astonomical Society.

Astrônomos descobriram um objeto extremamente frio que poderia ter uma história particularmente diversificada – embora seja agora tão frio quanto um planeta, ele pode ter passado grande parte da sua juventude tão quente quanto uma estrela. A equipe publicou seus resultados no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

A temperatura atual do objeto é entre 100-150°C, temperatura intermediária entre a da Terra e a de Vênus. Mas o objeto mostra evidências de uma possível origem antiga, o que implica que uma grande mudança na temperatura ocorreu. No passado, esse objeto teria sido tão quente quanto uma estrela durante muitos milhões de anos.

Chamado de WISE J0304-2705, o objeto é um membro da recém-criada classe “anã Y” – a classe estelar que define a temperatura mais fria, adicionado ao final da sequencia OBAFGKMLT (por razões históricas ela não está em ordem alfabética, mas segue um declínio na temperatura de O a T). Embora a temperatura não esteja muito longe da temperatura do nosso próprio mundo, o objeto não é como os planetas rochosos, em vez disso é uma bola gigante de gás, como Júpiter.

A equipe internacional da descoberta, liderada pelo professor David Pinfield da Universidade de Hertfordshire, identificou a anã Y usando o observatório Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) – um telescópio espacial da NASA, que desde o seu lançamento em 2009 fotografa todo o céu em luz infravermelha média (mais vermelha do que a luz mais vermelha que podemos ver com nossos olhos). A equipe também dispersou a luz emitida pela anã Y em um espectro, o que lhes permitiu determinar sua temperatura atual e entender melhor sua história.

Apenas 20 outras anãs Y foram descobertas até à data, e entre estas WISE J0304-2705 é definida como “peculiar”, devido às características incomuns em seu espectro de luz. “Nossas medições sugerem que esta anã Y pode ter uma composição e/ou idade característica de um dos membros mais antigos da galáxia”, explica o professor Pinfield. “Isso significaria que sua evolução de temperatura poderia ter sido um pouco extrema – apesar de ter começado a milhares de graus, este objeto exótico é agora quase quente o suficiente para ferver uma xícara de chá”.

A razão pela qual WISE J0304-2705 passou por tão extenso resfriamento evolutivo é porque ela é uma “sub-estrela” – seu interior nunca se tornou quente o suficiente para a fusão de hidrogênio, o processo que tem mantido o Sol quente por bilhões de anos. E sem uma fonte de energia mantendo uma temperatura estável, a refrigeração e o enfraquecimento eram inevitáveis.

Se WISE J0304-2705 é um objeto antigo então sua evolução de temperatura teria seguido as etapas mostradas na ilustração. Durante os primeiros 20 milhões de anos de sua vida ele teria tido uma temperatura de pelo menos 2.800°C, a mesma que estrelas anãs vermelhas, como Proxima Centauri (a estrela mais próxima do Sol). Depois de 100 milhões de anos ele teria arrefecido para cerca de 1.500°C, com condensação de nuvens de silicato na sua atmosfera. Com um bilhão de anos de idade ele teria arrefecido para cerca de 1.000°C, frio o suficiente para o gás metano e o vapor de água dominarem sua aparência. E, em seguida, continuou a arrefecer até à sua temperatura atual de 100 a 150°C.

WISE J0304-2705 é tão maciço quanto 20 a 30 jupiteres combinados, por isso está em algum lugar entre as estrelas menos maciças e planetas típicos. Mas em termos de temperatura ele pode realmente ter “tomado a viagem” do tipo estrela para condições tipo planeta.

Depois de identificar WISE 0304-2705, a equipe do Prof Pinfield fez observações terrestres cruciais com alguns dos maiores telescópios do mundo – o Gemini South Telescope de 8m, o Magellan Telescope de 6,5 m e o New Technology Telescope de 3.6m, todos localizados no Andes chilenos.

O membro da equipe Dr. Mariusz Gromadzki disse: “As medições terrestres eram muito difícil, mesmo com os maiores telescópios. Foi emocionante quando os resultados mostraram o quão frio esse objeto era, e que não era comum”.

“A descoberta da WISE J0304-2705, com o seu espectro de luz peculiar, apresenta desafios em curso para os modernos telescópios mais poderosos que estão sendo usados ​​para o seu estudo detalhado”, comentou a professora Maria Teresa Ruiz, membro da equipe da Universidad de Chile.

WISE J0304-2705 está localizado na constelação de Fornax (Fornalha) no hemisfério sul do céu, disfarçando sua temperatura fria, e situa-se entre 33 e 55 anos-luz de distância.

Não há atualmente nenhum limite inferior para temperaturas de anãs Y, mas pode haver muitos objetos ainda mais frios e mais diversificados não-detectados na vizinhança solar. O WISE entrou em hibernação em fevereiro de 2011 após a realização de sua missão principal de pesquisa. No entanto, pela demanda popular, foi reativado em dezembro de 2013, e continua as observações como parte de uma extensão da missão de 3 anos.

“O WISE nos dá uma maravilhosa sensibilidade para os objetos mais frios”, disse o professor Pinfield, “e com mais 3 anos de observações será capaz de pesquisar o céu para mais anãs Y, e anãs Y mais diversificadas.”

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