Um objeto orbitando uma estrela a 1.400 anos-luz de distância está confrontando seriamente nossas noções sobre o que é possível no Universo.
É uma anã marrom, a curiosa categoria de objetos que ocupam a lacuna entre planetas e estrelas, mas está em uma órbita tão próxima com sua estrela hospedeira muito quente que sua temperatura excede 8.000 Kelvin (7.727 graus Celsius ou 13.940 Fahrenheit) – quente o suficiente para separar as moléculas em sua atmosfera em seus átomos compostos.
Isso é muito mais quente do que a temperatura da superfície do Sol, onde as temperaturas ficam comparativamente amenas em 5.778 Kelvin. Na verdade, essa anã marrom é um recordista de temperatura – o objeto mais quente desse tipo que já encontramos.
Embora as anãs marrons tendam a ser mais quentes que os planetas, elas queimam mais frias que as estrelas anãs vermelhas mais frias – elas absolutamente não conseguem atingir temperaturas semelhantes às do Sol em seus próprios motores de fusão interna.
Uma equipe internacional liderada pelo astrofísico Na’ama Hallakoun, do Weizmann Institute of Science, em Israel, nomeou o objeto WD0032-317B. Sua descoberta foi detalhada em um artigo aceito na Nature Astronomy e atualmente disponível no servidor de pré-impressão arXiv.
A descoberta, diz a equipe, pode nos ajudar a entender o que acontece com gigantes gasosos semelhantes a Júpiter orbitando estrelas extremamente quentes e massivas, cuja observação pode ser desafiadora devido às propriedades das estrelas, como sua atividade e taxa de rotação.
Os planetas que orbitam perto de suas estrelas são irradiados com grandes quantidades de luz ultravioleta. Isso pode causar a evaporação de suas atmosferas e a separação das moléculas, um processo conhecido como dissociação térmica.
Não sabemos muito sobre esse ambiente extremo, no entanto. Com tanta proximidade de uma estrela muito brilhante, os sinais de um exoplaneta em órbita podem ser difíceis de decifrar da atividade estelar.
Sabemos de um exoplaneta quente o suficiente para dissociação térmica. Isso é KELT-9b, orbitando uma estrela supergigante azul, que aquece o lado diurno do exoplaneta a temperaturas superiores a 4.600 Kelvin (4.327 graus Celsius ou 7.820 graus Fahrenheit).
Isso é mais quente do que a maioria das estrelas – as anãs vermelhas, as estrelas mais comuns na galáxia, têm uma temperatura máxima de superfície de cerca de 4.000 Kelvin.
Uma maneira de estudar esses regimes extremos, no entanto, poderia ser anãs marrons em sistemas binários com estrelas anãs brancas. As anãs brancas são muito, muito menores do que supergigantes azuis como KELT-9, o que por sua vez as torna mais escuras e o sinal de qualquer objeto companheiro superaquecido é mais fácil de detectar.
Uma anã marrom não é bem um planeta, mas também não é bem uma estrela. Com cerca de 13 vezes a massa de Júpiter, um objeto semelhante a um planeta pode ter pressão e calor suficientes em seu núcleo para iniciar a fusão do deutério.
Isso é um isótopo ‘pesado’ de hidrogênio; a temperatura e a pressão necessárias para sua fusão são muito menores do que a temperatura e a pressão necessárias para a fusão do hidrogênio regular que queima nos núcleos das estrelas.
As anãs marrons podem atingir cerca de 80 massas de Júpiter em tamanho e temperaturas de cerca de 2.500 Kelvin. Eles são mais frios e mais escuros do que as anãs vermelhas, mas brilham em comprimentos de onda infravermelhos.
As anãs brancas, por outro lado, são o estágio final da vida de estrelas como o Sol. Quando a estrela fica sem hidrogênio em seu núcleo, ela ejeta suas camadas externas, e o núcleo, não mais suportado pela pressão externa da fusão, colapsa em um objeto ultradenso do tamanho da Terra.
As anãs brancas brilham com calor residual, mas o processo de morte é muito energético – são extremamente quentes, com temperaturas comparáveis às das supergigantes azuis.
Isso nos leva a WD0032-317, uma estrela anã branca muito quente e de baixa massa. É cerca de 40% da massa do Sol, queimando a temperaturas em torno de 37.000 Kelvin.
No início dos anos 2000, dados obtidos usando o instrumento Ultra-Violet-Visual Echelle Spectrograph (UVES) no Very Large Telescope do European Southern Observatory sugeriram que WD0032-317 estava se movendo, puxado no local por um companheiro orbital invisível. Observações tardias no infravermelho próximo sugeriram que aquela companheira era uma anã marrom.
Hallakou e seus colegas usaram o UVES para obter novas observações da estrela e descobriram que a companheira é uma anã marrom com uma massa entre 75 e 88 Júpiteres em uma órbita vertiginosa de apenas 2,3 horas.
A arma fumegante que levou à detecção era, bem, uma espécie de estrela fumegante. Quando o lado diurno da anã marrom está voltado para nós, os astrônomos podem detectar o hidrogênio que ela emite à medida que a estrela o evapora.
Como a anã marrom e a estrela estão tão próximas, a anã marrom está travada por uma maré. Isso significa que um lado – o lado do dia – está sempre voltado para a estrela, enquanto o outro permanece na noite permanente. A equipe calculou as temperaturas extremas envolvidas e os números são impressionantes.
“Dependendo do modelo do núcleo da anã branca usado, a temperatura diurna aquecida da companheira varia entre ≈7.250 e 9.800 Kelvin – tão quente quanto uma estrela do tipo A – com uma temperatura noturna de ≈1.300 – 3.000 Kelvin, ou um diferença de temperatura de ≈6.000 K – cerca de quatro vezes maior que a do KELT-9b”, escreveram eles em seu artigo.
“A faixa de temperatura do lado noturno cobre as anãs T a M. A temperatura de ‘equilíbrio’ do corpo negro do companheiro irradiado (desprezando sua luminosidade intrínseca e albedo, e assumindo que está em equilíbrio térmico com a irradiação externa) é de cerca de 5.100 Kelvin, mais quente que qualquer planeta gigante conhecido, e ≈1.000 Kelvin mais quente que KELT-9b, resultando em ≈ 5.600 vezes maior fluxo ultravioleta extremo.”
Nenhum planeta conhecido ou anã marrom é mais quente, o que torna WD0032-317B não apenas extremamente impressionante, mas também um excelente candidato para estudar como estrelas extremamente quentes podem evaporar suas companheiras de menor massa. Estudar objetos como WD0032-317B, dizem os pesquisadores, pode nos ajudar a entender objetos raros como KELT-9b.
Publicado em 21/06/2023 21h13
Artigo original:
Estudo original: