Desvendando o mistério das anãs castanhas

Uma equipa de investigadores descobriu pistas adicionais sobre a natureza das anãs castanhas, o que pode ajudar os cientistas a entender a natureza destes objetos misteriosos.

As anãs castanhas são objetos astronómicos com massas entre as dos planetas e das estrelas. A questão de onde exatamente residem os limites da sua massa permanece uma questão de debate, especialmente porque a sua composição é muito semelhante à das estrelas de baixa massa.

Então, como sabemos se estamos a lidar com uma anã castanha ou com uma estrela de massa muito baixa?

Uma equipa internacional, liderada por cientistas da Universidade de Genebra (UNIGE) e do NCCR (Swiss National Centre of Competence in Research) PlanetS, em colaboração com a Universidade de Berna, identificou cinco objetos que têm massas situadas perto da fronteira que separa as estrelas das anãs castanhas e que poderiam ajudar os cientistas a entender a natureza destes objetos misteriosos.

Os resultados foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics.

Tal como Júpiter e outros planetas gigantes gasosos, as estrelas são feitas principalmente de hidrogénio e hélio. Mas, ao contrário dos planetas gasosos, as estrelas são tão massivas e a sua força gravitacional é tão poderosa que os átomos de hidrogénio se fundem para produzir hélio, libertando enormes quantidades de energia e luz.

“Estrelas falhadas”

As anãs castanhas, por outro lado, não têm massa suficiente para fundir o hidrogénio e, portanto, não podem produzir a enorme quantidade de luz e calor das estrelas. Em vez disso, fundem depósitos relativamente pequenos de uma versão mais pesada do hidrogénio: o deutério.

Este processo é menos eficiente e a luz das anãs castanhas é muito mais fraca do que a das estrelas. É por isso que os cientistas costumam referir-se a elas como “estrelas falhadas”.

“No entanto, ainda não sabemos exatamente onde se encontram os limites de massa das anãs castanhas, limites estes que permitem distingui-las de estrelas de baixa massa, que podem queimar hidrogénio durante muitos milhares de milhões de anos, enquanto uma anã castanha terá um curto estágio de combustão e depois uma vida mais fria,” salienta Nolan Grieves, investigador do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE, membro do NCCR PlanetS e primeiro autor do estudo.

“Estes limites variam em função da composição química da anã castanha, bem como do seu raio inicial,” explica. Para ter uma ideia melhor do que são estes objetos misteriosos, precisamos de estudar exemplos em grande detalhe. Mas são bastante raros. “Até agora, apenas caracterizámos com precisão cerca de 30 anãs castanhas,” diz o investigador de Genebra.

Em comparação com as centenas de planetas que os astrónomos conhecem em detalhe, é um valor muito baixo. Ainda mais se considerarmos que o seu tamanho maior torna as anãs castanhas mais fáceis de detetar do que os planetas.

Novas peças do puzzle

Uma equipa internacional caracterizou cinco companheiras que foram originalmente identificadas com o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) – TOI-148, TOI-587, TOI-681, TOI-746 e TOI-1213.

São chamadas “companheiras” porque orbitam as suas respetivas estrelas hospedeiras. Fazem-no com períodos de 5 a 27 dias, têm raios entre 0,81 e 1,66 vezes o de Júpiter e são 77 a 98 vezes mais massivas. Isto coloca-as na fronteira entre anãs castanhas e estrelas.

Estes cinco novos objetos, portanto, contêm informações valiosas. “Cada nova descoberta revela pistas adicionais sobre a natureza das anãs castanhas e dá-nos uma melhor compreensão de como se formam e porque são tão raras,” diz Monika Lendl, investigadora do Departamento de Astronomia na UNIGE e membro do NCCR PlanetS.

Uma das pistas que os cientistas encontraram para mostrar que estes objetos são anãs castanhas é a relação entre o seu tamanho e idade, como explica François Bouchy, professor na UNIGE e membro do NCCR PlanetS: “As anãs castanhas devem encolher com o tempo, à medida que queimam as suas reservas de deutério e arrefecem. Aqui, descobrimos que os dois objetos mais antigos, TOI 148 e 746, têm um raio mais pequeno, enquanto as duas companheiras mais jovens têm raios maiores.”

E ainda assim, estes objetos estão tão próximos do limite que poderiam facilmente ser estrelas de massa muito baixa, e os astrónomos ainda não têm certeza se são anãs castanhas. “Mesmo com estes objetos adicionais, ainda não temos os números para tirar conclusões definitivas sobre as diferenças entre anãs castanhas e estrelas de baixa massa. São necessários outros estudos para descobrir mais,” conclui Grieves.