Crédito da imagem: Gêmeos
Graças ao sistema de óptica adaptativa do observatório de Gêmeos, os astrônomos conseguiram detectar uma anã marrom orbitando uma estrela apenas três vezes a distância da Terra ao Sol. Este par recém-descoberto, LHS 2397a, está localizado a apenas 46 anos-luz da Terra e é a separação mais próxima de uma estrela binária já descoberta. O telescópio Gemini, baseado no Havaí, é muito poderoso porque usa um espelho flexível que neutraliza o embaçamento causado pela atmosfera da Terra.
Astrônomos que usam tecnologia de óptica adaptativa no Telescópio Norte de Gemini observaram uma anã marrom orbitando uma estrela de baixa massa a uma distância comparável a apenas três vezes a distância entre a Terra e o Sol. Essa é a distância de separação mais próxima já encontrada para esse tipo de sistema binário usando imagens diretas.
A descoberta recorde é apenas um dos doze sistemas binários leves observados no estudo. Juntos, eles fornecem uma nova perspectiva sobre a formação de sistemas estelares e como corpos menores no Universo (incluindo planetas grandes) podem se formar.
"Usando os recursos avançados de imagem de Gemini, fomos capazes de resolver claramente esse par binário em que a distância entre a anã marrom e sua estrela-mãe é apenas duas vezes a distância de Marte do Sol", disse Melanie Freed, uma estudante de graduação na Universidade do Arizona em Tucson. Com uma massa estimada de 38 a 70 vezes a massa de Júpiter, a recém-identificada anã marrom está localizada a apenas três vezes a distância Sol-Terra (ou 3,0 unidades astronômicas) de sua estrela-mãe. A estrela, conhecida como LHS 2397a, fica a apenas 46 anos-luz da Terra. O movimento desse objeto no céu indica que é uma estrela antiga de massa muito baixa.
O registro de imagem anterior para a distância mais próxima entre uma anã marrom e seu pai (uma estrela muito mais brilhante, semelhante ao Sol) foi quase cinco vezes maior aos 14 UA. Uma Unidade Astronômica (AU) é igual à distância média entre a Terra e o Sol ou cerca de 150 milhões de quilômetros (93 milhões de milhas).
Freqüentemente retratadas como "estrelas fracassadas", as anãs marrons são maiores que planetas gigantes como Júpiter, mas suas massas individuais são inferiores a 8% da massa do Sol (75 massas de Júpiter), portanto, elas não são massivas o suficiente para brilhar como uma estrela. As anãs marrons são melhor visualizadas no infravermelho porque o calor da superfície é liberado à medida que se contraem lentamente. A detecção de companheiros da anã marrom dentro de 3 UA de outra estrela é um passo importante para a geração de imagens de planetas massivos em torno de outras estrelas.
Essa equipe da Universidade do Arizona, liderada pelo Dr. Laird Close, usou o Telescópio Norte Gemini para detectar onze outros companheiros de baixa massa, sugerindo que esses pares binários de baixa massa podem ser bastante comuns. A descoberta de tantos pares de baixa massa foi uma surpresa, dado o argumento de que a maioria das estrelas de baixa massa e anãs marrons eram objetos solo vagando pelo espaço sozinho após serem expulsos de seus viveiros estelares durante o processo de formação de estrelas.
"Concluímos a primeira pesquisa de estrelas adaptativa baseada em óptica com cerca de 1/10 da massa do Sol e descobrimos que a natureza não discrimina estrelas de baixa massa quando se trata de formar pares binários estreitos", disse Close, um assistente professor de astronomia na Universidade do Arizona. O Dr. Close é o principal autor de um artigo apresentado hoje no Simpósio da União Astronômica Internacional Brown Dwarfs em Kona, Havaí, e é o principal pesquisador da pesquisa de estrelas de baixa massa.
A equipe analisou 64 estrelas de baixa massa (originalmente identificadas por John Gizis, da Universidade de Delaware) que pareciam estrelas solo nas imagens de baixa resolução da pesquisa de infravermelho total do céu 2MASS. Depois que a equipe usou a óptica adaptativa em Gemini para criar imagens dez vezes mais nítidas, doze dessas estrelas revelaram ter companheiros próximos. Surpreendentemente, a equipe de Close descobriu que as distâncias de separação entre as estrelas de baixa massa e seus companheiros eram significativamente inferiores ao esperado.
"Nós achamos que os companheiros de estrelas de baixa massa são tipicamente apenas 4 UA de suas estrelas principais, isso é surpreendentemente próximo", disse Nick Siegler, membro da equipe da Universidade do Arizona. "Binários mais massivos têm separações típicas próximas a 30 UA, e muitos binários são muito mais amplos que isso." As novas observações de Gêmeos, disse Close, "implicam fortemente que estrelas de baixa massa não têm companheiros que estão longe de serem primários". Resultados semelhantes foram encontrados anteriormente por uma equipe liderada pelo Dr. Eduardo L. Martin, do Instituto de Astronomia da Universidade do Havaí, em uma pesquisa com 34 estrelas de massa muito baixa e anãs marrons no cluster das Plêiades, realizada com o Telescópio Espacial Hubble. Essas duas pesquisas juntas demonstram claramente que há uma escassez intrigante de anãs marrons em separações maiores que 20 UA de estrelas de massa muito baixa e outras anãs marrons.
A equipe projeta que uma em cada cinco estrelas de baixa massa tem um companheiro com uma separação no intervalo (3-200 UA). Dentro desse intervalo de separação, os astrônomos observaram uma frequência semelhante de companheiros estelares mais massivos em torno de estrelas maiores, semelhantes ao Sol.
Tomados como um todo, esses novos resultados sugerem que (ao contrário da teoria) binários de baixa massa podem se formar em um processo semelhante ao de binários mais massivos. De fato, essa descoberta aumenta a evidência crescente de outros grupos de que a porcentagem de sistemas binários é semelhante para corpos que abrangem o intervalo de uma massa solar a menos de 0,05 massas solares (ou 52 vezes a massa de Júpiter). Por exemplo, um grupo liderado por Neill Reid, do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial e da Universidade da Pensilvânia, chegou a uma conclusão semelhante com uma amostra menor de 20 estrelas de massa mais baixa e anãs marrons observadas no Telescópio Espacial Hubble.
O fato de estrelas de baixa massa terem companheiros anãs marrons de baixa massa dentro da 5 UA também é surpreendente, porque o oposto exato é verdadeiro em torno das estrelas semelhantes ao Sol. Pouquíssimas estrelas parecidas com o Sol têm companheiros anãs marrons nessa distância, de acordo com estudos de velocidade radial. "Essa falta de companheiros de anãs marrons dentro de 5 UA de estrelas parecidas com o Sol tem sido chamada de 'deserto de anã marrom'", observou Close. "No entanto, vemos que provavelmente não há deserto de anã marrom em torno de estrelas de baixa massa".
Esses resultados formam restrições importantes para os teóricos que trabalham para entender como a massa de uma estrela afeta a massa e a distância de separação dos companheiros que se formam com ela. "Qualquer modelo preciso de formação de estrelas e planetas deve reproduzir essas observações", disse Close.
Essas observações foram possíveis apenas devido à combinação do sistema de imagem óptica adaptativa da Universidade do Havaí, Hokupa, sensível e o desempenho técnico dos telescópios Gemini. A sensibilidade do sistema Hokupa é devido ao conceito de detecção de frente de onda de curvatura desenvolvido pelo Dr. Francois Roddier. A ótica adaptativa é uma tecnologia cada vez mais crucial que elimina a maior parte do "embaçamento" causado pela turbulência na atmosfera da Terra (ou seja, o brilho das estrelas). Isso é feito ajustando rapidamente a forma de um espelho flexível menor e especial para corresponder à turbulência local, com base no feedback em tempo real ao sistema de suporte do espelho a partir de observações da estrela de baixa massa. Hokupa'a pode contar fótons individuais (partículas de luz) e também pode aguçar com precisão até estrelas muito fracas (ou seja, de baixa massa).
As imagens de óptica adaptativa de infravermelho próximo, feitas pelo telescópio Gemini de 8 metros nesta pesquisa, foram duas vezes mais nítidas do que aquelas que podem ser feitas nos mesmos comprimentos de onda pelo telescópio espacial Hubble, de 2,4 metros, em órbita na Terra. A única pesquisa desse tipo em terra, esse trabalho exigiu cinco noites em um ano com o sistema Hokupa'a em Gemini North.
É importante notar que as distâncias usadas aqui são medidas no céu. As separações orbitais reais podem ser um pouco maiores quando a órbita completa desses binários for conhecida no futuro.
Outros membros da equipe científica incluem James Liebert (Observatório Steward, Universidade do Arizona), Wolfgang Brandner (Observatório Europeu do Sul, Garching, Alemanha) e Eduardo Martin e Dan Potter (Instituto de Astronomia, Universidade do Havaí).
As observações relatadas aqui fazem parte de uma pesquisa em andamento. Os resultados iniciais das primeiras 20 estrelas de baixa massa de nossa pesquisa foram publicados na edição de 1º de março de 2002 do The Astrophysical Journal Letters vol 567 Páginas L53-L57.
Imagens e ilustrações relacionadas a este comunicado à imprensa estão disponíveis na Internet em: http://www.gemini.edu/media/images_2002-7.html.
Laird Close pode ser contatado no 520 / 626-5992, [protegido por email], depois que ele retornar ao seu escritório em 28 de maio.
Esta pesquisa foi apoiada em parte pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea dos EUA e pelo Observatório de Steward da Universidade do Arizona. Hokupa'a é apoiado pelo Grupo de Ótica Adaptável da Universidade do Havaí e pela National Science Foundation.
O Observatório Gemini é uma colaboração internacional que construiu dois telescópios idênticos de 8 metros. Os telescópios estão localizados em Mauna Kea, Havaí (Gêmeos Norte) e Cerro Pachón no centro do Chile (Gêmeos Sul) e, portanto, oferecem cobertura total dos dois hemisférios do céu. Ambos os telescópios incorporam novas tecnologias que permitem que espelhos grandes e relativamente finos sob controle ativo coletem e focalizem a radiação óptica e infravermelha do espaço.
O Observatório Gemini fornece às comunidades astronômicas em cada país parceiro instalações astronômicas de ponta que alocam o tempo de observação proporcionalmente à contribuição de cada país. Além do apoio financeiro, cada país também contribui com recursos científicos e técnicos significativos. As agências nacionais de pesquisa que formam a parceria Gemini incluem: Fundação Nacional de Ciências dos EUA (NSF), Conselho de Pesquisa em Física e Astronomia do Reino Unido (PPARC), Conselho de Pesquisa Nacional do Canadá (NRC), Comissão Nacional de Investigação do Chile? n Ciência e Tecnologia (CONICYT), Conselho Australiano de Pesquisa (ARC), Conselho Nacional de Investigações Científicas e Técnicas da Argentina (CONICET) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) ) O Observatório é gerenciado pela Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia, Inc. (AURA) sob um acordo de cooperação com a NSF. A NSF também atua como agência executiva da parceria internacional.
Para mais informações, consulte o site da Gemini em: http://www.us-gemini.noao.edu/media/.
Fonte original: Gemini News Release
