Telescópio Subaru Descobre Sua Primeira Anã Marrom Por Imageamento Direto

O Sistema de imageamento de exoplanetas do Telescópio Subaru, que é conhecido como módulo de óptica adaptativa SCExAO, que fica montado no espectrógrafo de campo integral CHARIS, acabou de completar dois anos de operação completa. E agora esse sistema fez a sua primeira grande descoberta, e demonstrou que uma nova abordagem pode ser usada para selecionar da melhor forma possível estrelas que podem possuir planetas que podem ser imageados diretamente além de outros companheiros de pouca massa como anãs marrons, as estrelas que falharam.

O objeto recém-descoberto, uma anã marrom de nome HD 33632Ab, orbita uma estrela parecida com o Sol que tem 1.5 bilhão de anos de vida e que está localizada a aproximadamente 86 anos-luz de distância da Terra. Esse objeto se junta aos poucos companheiros subestelares conhecidos que orbitam estrelas parecidas com o Sol a uma distância que tem mais ou menos a escala do nosso Sistema Solar, ou seja, que vai desde Mercúrio até Plutão.

Os dados do Sistema SCExAO/CHARIS foram adquiridos em outubro de 2018 e complementados um mês depois com dados obtidos pelo Observatório Keck, e revelou a detecção desse objeto que está a cerca de 20 UA da sua estrela hospedeira. Depois disso, dados mais intensos foram adquiridos pelo mesmo sistema de observação em 31 de agosto e 1 de setembro de 2020, confirmando assim que o HD 33632Ab existe e está gravitacionalmente preso com a sua estrela e que não é uma estrela ou um objeto de fundo e que estava nas imagens. O espectro feito pelo CHARIS para o objeto indicou a presença de moléculas de água e de monóxido de carbono.

Graças às imagens extremamente nítidas do SCExAO/CHARIS, os astrônomos puderam não só ver o objeto mas também adquirir medidas ultra-precisas da sua posição e do espectro o que fornece pistas importantes sobre as propriedades atmosféricas e a dinâmica do objeto.

Diferente de quase todos os outros objetos parecidos com esse já imageados, o HD 33632 Ab, teve sua massa determinada diretamente ao invés de ser inferida com modelos que carregam uma grande incerteza e que usam o brilho e a idade da estrela para determinar a massa de um planeta ou de uma anã marrom. Todos os planetas ou anãs marrons que orbitam uma estrela causam nela uma pequena aceleração devido a força da gravidade. O satélite de astrometria ultra-sensível Gaia e a missão anterior, a Hipparcos tinham mostrado que a estrela HD 33632 A mostrava uma pequena aceleração indicando que ela teria a presença de um objeto na sua órbita, agora esse objeto foi imageado diretamente.

Essa é a primeira vez que os astrônomos encontram uma anã marrom olhando ao redor de uma estrela que estava sendo puxada pelo céu. Encontrar anãs marrons requer um pouco de sorte, mas dessa vez os astrônomos puderam usar não só a sorte mas também análises prévias.

Modelando a astrometria absoluta das missões Gaia e Hipparcos para a estrela e para o objeto e usando os dados do Keck e do Subaru, os astrônomos puderam então determinar de forma bem precisa a massa da anã marrom, que é equivalente a 46 vezes a massa do planeta Júpiter. Essa massa é bem maior do que o limite de massa normalmente encontrado para anãs marrons que é de 13 a 14 vezes a massa de Júpiter.

O HD 33632 Ab pode ser um ponto de referência crucial para se entender as atmosferas dos primeiros exoplanetas melhor estudados e imageados diretamente, que orbitam a estrela chamada de HR 8799 e que foi descoberta de Maunakea em 2008 e 2010. O sistema da estrela HD 33632 é muito mais velho do que o jovem sistema da HR 8799 que tem apenas 40 milhões de anos de vida. Enquanto que o HD 33632 Ab é mais massivo que os planetas da HR 8799 e portanto tem uma gravidade superficial maior, é provável que ele tenha uma temperatura bem similar a desses planetas. Além disso, nós temos uma medida direta de massa para o HD 33632 Ab e também uma boa estimativa de massa para os planetas da HR 8799. Assim, o HD 33632 Ab e os exoplanetas da HR 8799 juntos podem fornecer uma ideia crítica sobre como as atmosferas de objetos subestelares como planetas e anãs marrons numa dada temperatura diferem dependendo da idade e da gravidade. As medidas de massa permitem que nós possamos diretamente integrar essas diferenças observacionais com outras propriedades como as massas.

As atmosferas dos planetas como as da HR 8799 são muito mais difíceis de se entender e provavelmente possuem propriedades muito mais peculiares, como nuvens espessas, que são mais complicadas de serem modeladas. Tendo um bom ponto de referência como a anã marrom descoberta pelo sistema SCExAO é algo crucial para se entender esse e outros objetos.

Finalmente, esse programa mostra o poder da abordagem de identificar estrela que provavelmente abrigam planetas ou anãs marrons que podem ser imageados. A maior parte das pesquisas de imageamento direto são buscas às cegas, onde se pesquisa em subconjuntos de estrelas dentro de um intervalo de idades ou dentro de uma região comum de formação de estrelas. As pesquisas de imageamento conduzidas com outros instrumentos como o Gemini Planet Imager no telescópio Gemini Sul no Chile e o SPHERE no Very Large Telescope também no Chile, mostram que a taxa de detecção de companheiros com essas buscas às cegas é muito baixa. Nessa nova abordagem os pesquisadores usam primeiro os dados da missão Gaia identificam estrelas que possuem aceleração e nessas fazem a busca por imageamento. A detecção da anã marrom na HD 33632 Ab é uma prova de conceito dessa abordagem. A busca apenas começou com o SCExAO, mas a equipe de pesquisadores já identificou múltiplos novos candidatos a ter companheiros, com uma taxa de detecção muito maior do que a abordagem às cegas.

Essas observações podem expandir muito as descobertas feitas pelo programa SEEDS com o AO188 e o HiCIAO. A combinação do SCExAO com o CHARIS irá manter o telescópio Subaru na frente do imageamento direto de exoplanetas e anãs marrons.

Fonte:

https://subarutelescope.org/en/results/2020/12/10/2918.html

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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