Uma colaboração entre o radiotelescópio LOw Frequency ARray (LOFAR) na Europa, o telescópio Gemini North e o InfraRed Telescope Facility (IRTF) da NASA, ambos em Maunakea, no Havaí, levou à primeira descoberta direta de uma anã marrom fria de sua emissão de comprimento de onda de rádio.
Além de preparar o caminho para futuras descobertas das anãs marrons, esse resultado é um passo importante para a aplicação da radioastronomia ao campo excitante dos exoplanetas.
Pela primeira vez, os astrônomos usaram observações do radiotelescópio LOFAR, o NASA IRTF, operado pela Universidade do Havaí, e do Observatório internacional Gemini, um programa do NOIRLab da NSF, para descobrir e caracterizar uma anã marrom fria. O objeto, denominado BDR J1750 + 3809, é o primeiro objeto subestelar a ser descoberto por meio de observações de rádio – até agora, anãs marrons foram descobertas em grandes levantamentos infravermelhos e ópticos. A descoberta direta desses objetos com radiotelescópios sensíveis como o LOFAR é um avanço significativo porque demonstra que os astrônomos podem detectar objetos que são muito frios e fracos para serem encontrados em pesquisas infravermelhas existentes – talvez até grandes exoplanetas flutuantes.
“Nesta descoberta, Gêmeos foi particularmente importante porque identificou o objeto como uma anã marrom e também nos deu uma indicação da temperatura do objeto”, explicou o autor principal Harish Vedantham do ASTRON, Instituto Holandês de Radioastronomia. “As observações de Gêmeos nos disseram que o objeto estava frio o suficiente para que o metano se formasse em sua atmosfera – nos mostrando que o objeto é um primo próximo dos planetas do Sistema Solar como Júpiter.”
Anãs marrons são objetos subestelares que se estendem pela fronteira entre os maiores planetas e as menores estrelas [1]. Ocasionalmente apelidadas de estrelas falhadas, as anãs marrons não têm massa para desencadear a fusão de hidrogênio em seus núcleos, em vez disso brilham em comprimentos de onda infravermelhos com sobras de calor de sua formação. Embora não tenham as reações de fusão que mantêm nosso Sol brilhando, as anãs marrons podem emitir luz em comprimentos de onda de rádio. O processo subjacente que alimenta essa emissão de rádio é familiar, pois ocorre no maior planeta do Sistema Solar. O poderoso campo magnético de Júpiter acelera partículas carregadas, como elétrons, que por sua vez produzem radiação – neste caso, ondas de rádio [2] e auroras.
O fato de as anãs marrons serem emissoras de rádio permitiu a colaboração internacional de astrônomos por trás desse resultado para desenvolver uma nova estratégia de observação. As emissões de rádio foram detectadas anteriormente por apenas um punhado de anãs marrons frias – e elas foram conhecidas e catalogadas por pesquisas infravermelhas antes de serem observadas com radiotelescópios. A equipe decidiu inverter esta estratégia, usando um rádio telescópio sensível para descobrir fontes fracas e frias e, em seguida, realizar observações infravermelhas de acompanhamento com um grande telescópio como o telescópio Gemini North de 8 metros para categorizá-las.
“Nós nos perguntamos: ‘Por que apontar nosso radiotelescópio para anãs marrons catalogadas?'”, Disse Vedantham. “Vamos apenas fazer uma grande imagem do céu e descobrir esses objetos diretamente no rádio.”
Tendo encontrado uma variedade de assinaturas de rádio reveladoras em suas observações, a equipe teve que distinguir fontes potencialmente interessantes de galáxias de fundo. Para fazer isso, eles procuraram por uma forma especial de luz que fosse circularmente polarizada [3] – uma característica da luz de estrelas, planetas e anãs marrons, mas não de galáxias de fundo. Tendo encontrado uma fonte de rádio polarizada circularmente, a equipe então se voltou para telescópios incluindo o Gemini North e o IRTF da NASA para fornecer as medições necessárias para identificar sua descoberta.
O Gemini North está equipado com uma variedade de instrumentos infravermelhos, um dos quais normalmente fica pronto para observar quando surge uma oportunidade astronômica interessante. No caso do BDR J1750 + 3809, o gerador de imagens infravermelho principal da Gemini, o Near InfraRed Imager e o espectrógrafo (NIRI), não estavam disponíveis – então os astrônomos da Gemini deram o passo incomum de usar a câmera de aquisição para o Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS ) em vez de. Graças ao trabalho cuidadoso e à visão da equipe da Gemini, esta câmera forneceu imagens profundas, nítidas e precisas em vários comprimentos de onda infravermelhos.
“Essas observações realmente destacam a versatilidade de Gêmeos e, em particular, a capacidade de imagem do ‘buraco da fechadura’ pouco usada do espectrógrafo GNIRS da Gêmeos”, comentou o astrônomo Trent Dupuy do Observatório Gemini e da Universidade de Edimburgo – co-autor do artigo de pesquisa. As observações da Gemini North foram obtidas por meio do Tempo Discricionário do Diretor, que é reservado para programas que precisam de pequenas quantidades de tempo de observação com resultados potencialmente de alto impacto.
“Esta observação mostra a flexibilidade e o poder dos Observatórios Gemini”, disse Martin Still da National Science Foundation (NSF). “Esta foi uma oportunidade em que o design e as operações da Gemini permitiram que uma ideia inovadora se desenvolvesse em uma descoberta significativa.”
Além de ser um resultado empolgante por si só, a descoberta do BDR J1750 + 3809 pode fornecer uma visão tentadora de um futuro quando os astrônomos poderão medir as propriedades dos campos magnéticos dos exoplanetas. Anãs marrons frias são as coisas mais próximas de exoplanetas que os astrônomos podem detectar atualmente com radiotelescópios, e esta descoberta poderia ser usada para testar teorias que prevêem a força do campo magnético dos exoplanetas. Os campos magnéticos são um fator importante na determinação das propriedades atmosféricas e na evolução de longo prazo dos exoplanetas.
“Nosso objetivo final é entender o magnetismo em exoplanetas e como ele afeta sua capacidade de hospedar vida”, concluiu Vedantham. “Como os fenômenos magnéticos das anãs marrons frias são tão semelhantes ao que é visto nos planetas do Sistema Solar, esperamos que nosso trabalho forneça dados vitais para testar modelos teóricos que predizem os campos magnéticos dos exoplanetas.”
Publicado em 10/11/2020 23h31
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