Explicação para a estrela mais misteriosa da Galáxia

Título do artigo: The first post-Kepler brightness dips of KIC 8462852

Autores: Tabetha S. Boyajian e colaboradores

Instituição da primeira autora: Louisiana State University

Status: Aceito para publicação em The Astrophysical Journal Letters [acesso aberto no arXiv]

KIC 8462852, também conhecida como Estrela de Boyajian ou WTF Star, é um dos maiores mistérios não-resolvidos da missão Kepler. Inicialmente apontada por cientistas cidadãos do projeto Planet Hunters, essa estrela tem tudo: profundamente bizarras (e bizarramente profundas) quedas repentinas em brilho, uma diminuição contínua de brilho que vem ocorrendo há cerca de cem anos e períodos intermitentes de aumento em brilho. Com o fim da missão Kepler, investigações sobre essa estrela têm sofrido com a falta de novos dados — é difícil dizer, por exemplo, se as quedas em brilho realmente se repetem se você não olhar continuamente para a estrela.

Tudo isso mudou em 2016, quando a Dra. Boyajian começou a monitorar a sua estrela homônima com a Rede Global de Telescópios do Observatório de Las Cumbres, ou LCOGT — observações que foram financiadas publicamente através do Kickstarter. LCOGT tem vários telescópios completamente independentes espalhados em vários continentes. Em 18 de maio de 2017, quando os telescópios no Havaí e nas Ilhas Canárias reportaram uma nova queda no brilho da Estrela de Boyajian, Dra. Boyajian pôde excluir imediatamente a possibilidade de artefatos instrumentais como explicação.

Essa detecção da queda no brilho acabou sendo a primeira noite de um inverno muito interessante para a Estrela de Boyajian. Desde maio, a estrela apresentou queda de brilho quatro vezes, formando uma família de eventos batizada de Elsie. No artigo desta semana, Dra. Boyajian apresenta os novos dados e oferece, pela primeira vez, uma forte evidência para explicar o mistério.

Figura 1. Os quatro eventos de queda no brilho de maio a setembro de 2017, que formam a “família Elsie.” O eixo y representa a quantidade de luz da Estrela de Boyajian em relação ao estado normal, e o eixo x representa o tempo em dias. Cada cor representa um telescópio diferente do LCOGT.

O caso da família Elsie

A primeira característica que notamos sobre os quatro eventos da família Elsie são os seus nomes: “Elsie” vem da pronúncia em inglês das iniciais L. C. referentes à expressão Light Curve (curva de luz em inglês); “Celeste” foi nomeada da expressão para céu em latim, bem como em referência ao nome da mãe de um dos co-autores do estudo; “Skara Brae” tem o mesmo nome de uma cidade neolítica na Escócia, que foi desenterrada repentinamente por uma tempestade; “Angkor” recebe o nome de uma cidade abandonada no Camboja, encoberta por uma floresta por centenas de anos, mas posteriormente encontrada.

O fato de esses eventos terem recebido nomes é uma marca de quão excepcional e inspirador é o nível de engajamento público nesse projeto, visto que normalmente astrônomos preferem usar números de catálogo ou datas julianas. (Os eventos observados durante a missão Kepler receberam nomes do tipo “D1540”, para comparação). Mas esse projeto deve muito aos cientistas cidadãos do Planet Hunters e dos apoiadores no Kickstarter.

O segundo ponto a ser observado é que os quatro eventos têm uma profundidade similar (a estrela enfraquece em torno de 2%), mas possuem formas drasticamente diferentes. Em outras palavras, a Estrela de Boyajian não se parece mais como uma estrela ordinária que hospeda planetas desde o fim da missão Kepler, quatro anos atrás. O evento Skara Brae ainda lembra um pouco das quedas de brilho observadas por Kepler, mas não vamos saber se é realmente uma repetição do evento anterior até termos observado a estrela por muito mais tempo procurando por repetições regulares.

Uma resposta…

O fato mais importante que as observações de Las Cumbres aponta, na verdade, não é sobre o número ou a forma dos eventos na curva de luz. São as cores, ou seja, como os eventos aparecem vistos em diferentes filtros de cor. Contemple abaixo a primeira informação cromática que temos sobre as quedas de brilho da Estrela de Boyajian:

Figura 2. O evento Elsie observado em três filtros de diferentes cores, por dois telescópios da rede LCOGT (representados pelos símbolos diferentes). Elsie é mais profundo no filtro B (o mais azul dos três) e mais raso no filtro i’ (o mais vermelho dos três). A dependência da queda de brilho com a cor sugere que poeira circunstelar é responsável pelo evento.

Elsie é mais profundo no filtro azul do que no vermelho! Nós podemos deduzir disso que, seja lá o que estiver bloqueando a luz da Estrela de Boyajian, esse obstáculo prefere absorver luz mais vermelha do que azul. É difícil explicar esse comportamento com um objeto opaco, como um planeta, transitando na frente da estrela; de fato, Dra. Boyajian e seu time argumentam que é mais provável que nuvens ou grãos de poeira, menores que um micrômetro, sejam responsáveis pelas quedas de brilho. Imagine que esses grãos sejam pequenas esferas de vidro passando na frente da estrela, refratando a luz do seu caminho original, e portanto espalhando mais eficientemente os comprimentos de onda mais azuis do que os vermelhos.

… Ou mais perguntas?

Naturalmente, esses grãos de poeira têm que vir de algum lugar, e esse é um quebra-cabeças completamente novo. Grãos do tamanho de um micrômetro são tão pequenos que eles são empurrados pela própria luz da estrela. Se poeira é a resposta, então esse material deve ser constantemente reabastecido ou criado em torno da Estrela de Boyajian. Cometas empoeirados, planetesimais, ou colisões entre esses objetos são algumas das possíveis fontes de poeira, então a hipótese de exocometas (a explicação original proposta pela Dra. Boyajian para os eventos no Kepler) está de volta ao campo. Para nossa sorte, a análise das cores de outras três quedas de brilho já está no forno, e Las Cumbres ainda está observando.


Nota: Este post foi baseado no astrobite Where’s the flux? Dust? Discuss., escrito por Emily Sandford.

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