Não mude a estação! Objetos subestelares são os próximos!

Título:  Direct radio discovery of a cold brown dwarf

Autores: H. K. Vedantham, J. R. Callingham, T. W. Shimwell, T. Dupuy, William M. J. Best, Michael C. Liu, Zhoujian Zhang, K. De, L. Lamy, P. Zarka, H. J. A. Röttgering, & A. Shulevski

Instituição do primeiro autor: ASTRON, Instituto de Astronomia de Rádio da Holanda

Status: Acesso aberto no ArXiv, submetida a ApjL

Anãs marrons: a escola secundária de objetos celestes

O que você ganha quando tem massa demais para formar um planeta, mas não possui massa suficiente para formar uma estrela? Uma anã marrom! Teorizado pela primeira vez na década de 1960 e observado na década de 1990, as anãs marrons (do inglês Brown Dwarf, BDs) – são uma subclasse das anãs ultrafrias. Elas são objetos subestelares em torno de 13 a 80 vezes a massa de Júpiter (ou 10 a 90 vezes, dependendo de quem você perguntar). Elas são especiais porque, embora se pense que se formem de maneira semelhante às estrelas, elas não são massivas o suficiente para dar início a fusão de hidrogênio em seus núcleos. Em vez disso, acredita-se que eles fundam deutério ou lítio. Isso significa que, ao contrário do nosso Sol ou de outras estrelas, elas se resfriarão e desaparecerão gradualmente, em vez de se tornarem anãs brancas, estrelas de nêutrons ou buracos negros.

Apesar de não serem estrelas, as BDs ainda são autoluminosas – o que significa que eles emitem energia na forma de luz em vez de apenas refleti-la de uma estrela hospedeira como os planetas fazem – e, portanto, podem ter classificações espectrais como as estrelas. Dependendo de quanta luz eles emitem e de suas temperaturas, as BDs são classificadas como do tipo L, T ou Y. Cada classe mostra diferentes linhas de absorção dominantes, com as anãs L sendo dominadas por água e monóxido de carbono, anãs T sendo dominadas por metano e anãs Y sendo potencialmente dominadas por amônia.

O estudo

Como as estrelas, algumas BDs são conhecidas por terem fortes campos magnéticos e até mesmo instâncias de auroras. Além de poder ser observável por alguns instrumentos ópticos, essa atividade magnética permite que algumas BDs sejam detectadas no rádio e se a atividade do campo magnético for forte o suficiente, em bandas de raios-X. No entanto, observações de rádio desses objetos foram realizadas anteriormente para acompanhar BDs conhecidas. Os autores do artigo de hoje usam o Low Frequency Array (LOFAR) para fazer a primeira observação de rádio direta de uma anã marrom, a BDR 1750 + 3809. Eles olharam especificamente para fontes de rádio polarizadas circularmente (CP) no LOFAR Two-meter Sky Survey (LoTSS), porque as anãs marrons conhecidas têm emissão de rádio altamente polarizada de forma circular. Eles acompanharam os dados do LoTSS com observações no infravermelho próximo usando a Wide-field Infrared Camera (WIRC) em Palomar, e o gerador de imagens NIRI no Gemini-Norte. Eles também obtiveram um espectro usando o Infrared Telescope Facility (IRTF) da NASA. Usando todas essas observações de acompanhamento, os autores foram capazes de determinar várias características do BDR 1750 + 3809:

  • Tem fortes bandas de absorção de metano, indicando que é provavelmente uma anã T;
  • A distância aproximada ao objeto, calculada usando o módulo de distância, é em torno de 57-74 pc (1 pc = 3,09 x 10^13 km);
  • Possui uma luminosidade maior do que o esperado. Provavelmente, isso é causado pela geometria de visualização ou por um objeto companheiro que seja grande ou próximo a BDR 1750 + 3809, semelhante ao sistema Júpiter-Io.

Mais importante, porém, a detecção mostra que as observações de rádio podem ser usadas para descobrir cegamente esses objetos.

Figura 1: Seis gráficos de sinais de rádio LOFAR (e não detecções) de BDR 1750 + 3809 são mostrados. Os gráficos à esquerda mostram a intensidade total do sinal, enquanto os gráficos à direita mostram apenas a intensidade dos sinais polarizados circularmente. As três datas de observação diferentes são anotadas nos gráficos. Figura 1 do artigo.

Porque isso importa?

Esta descoberta é importante não apenas como evidência de uma maneira de descobrir mais anãs marrons, mas também pode funcionar como uma janela para aprender mais sobre as propriedades das magnetosferas de exoplanetas. Acredita-se que ambos as BDs e os planetas tenham campos magnéticos exclusivamente dipolares, o que significa que eles têm dois pólos de força igual e oposta, como uma barra magnética ou como o campo magnético da Terra. No entanto, devido a restrições tecnológicas e ao fato de que a ionosfera da Terra bloqueia muitas ondas de rádio de baixa frequência, os sinais de campos magnéticos de exoplanetas são atualmente difíceis de detectar (embora um tenha sido detectado por meio de suas auroras no início deste ano). Esta observação de uma BD de baixa frequência – comparável ao que é esperado de exoplanetas gigantes gasosos – indica que instrumentos como o LOFAR têm a sensibilidade necessária para fazer detecções de rádio de magnetosferas de exoplanetas. Se aprender sobre o campo magnético em si não é empolgante o suficiente, tenha em mente que um campo magnético forte o suficiente para proteger um planeta da radiação estelar é um requisito para a habitabilidade como a conhecemos. Quanto mais podemos determinar sobre a magnetosfera de um exoplaneta, mais podemos especular sobre a possibilidade dela sustentar vida!


Adaptado de: Don’t change the station! Substellar objects are up next!, escrito por Ali Crisp.

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