Um trabalho de pesquisa de uma equipe internacional de astrônomos [2] fornece argumentos sólidos a favor, mas a resposta definitiva está aguardando novas observações.
Em várias ocasiões, nos últimos anos, imagens astronômicas revelaram objetos fracos, vistos perto de estrelas muito mais brilhantes. Pensa-se que alguns deles sejam os de exoplanetas em órbita, mas após um estudo mais aprofundado, nenhum deles resistiu ao teste real. Alguns acabaram sendo fracos companheiros estelares, outros eram estrelas de fundo totalmente independentes. Este pode muito bem ser diferente.
Em abril deste ano, a equipe de astrônomos europeus e americanos detectou um ponto de luz fraco e muito vermelho muito próximo (a uma distância angular de 0,8 arco-segundos) de um objeto marrom-anão, designado 2MASSWJ1207334-393254. Também conhecida como "2M1207", esta é uma "estrela com falha", ou seja, um corpo pequeno demais para que os principais processos de fusão nuclear tenham se inflamado em seu interior e agora produzindo energia por contração. É membro da associação estelar TW Hydrae, localizada a uma distância de cerca de 230 anos-luz. A descoberta foi feita com a instalação da NACO com suporte à óptica adaptativa [3] no telescópio VLT Yepun de 8,2 m no Observatório ESO Paranal (Chile).
O objeto fraco é mais de 100 vezes mais fraco que o 2M1207 e seu espectro de infravermelho próximo foi obtido com grandes esforços em junho de 2004 pela NACO, no limite técnico da poderosa instalação. Esse espectro mostra as assinaturas das moléculas de água e confirma que o objeto deve ser comparativamente pequeno e leve.
Nenhuma das observações disponíveis contradiz que possa ser um exoplaneta em órbita por volta de 2M1207. Considerando as cores infravermelhas e os dados espectrais, os cálculos dos modelos evolutivos apontam para um planeta de massa de 5 júpiter em órbita em torno de 2M1207. Ainda assim, eles ainda não permitem uma decisão clara sobre a natureza real desse objeto intrigante. Assim, os astrônomos se referem a ele como um "Companheiro Candidato ao Planeta Gigante (GPCC)" [4].
Agora serão feitas observações para verificar se o movimento no céu do GPCC é compatível com o de um planeta orbitando 2M1207. Isso deve se tornar evidente dentro de um a dois anos, no máximo.
Apenas um grão de luz
Desde 1998, uma equipe de astrônomos europeus e americanos [2] estuda o ambiente de jovens "associações estelares" próximas, isto é, grandes conglomerados de estrelas jovens e as nuvens de poeira e gás das quais eles foram formados recentemente.
As estrelas nessas associações são alvos ideais para a geração direta de imagens de companheiros sub-estelares (planetas ou objetos de anã marrom). O líder da equipe, o astrônomo do ESO, Gael Chauvin, observa que “independentemente da sua natureza, os objetos sub-estelares são muito mais quentes e brilhantes quando jovens - dezenas de milhões de anos - e, portanto, podem ser mais facilmente detectados do que objetos antigos de massa semelhante”.
A equipe se concentrou especialmente no estudo da TW Hydrae Association. Está localizado na direção da constelação Hydra (A serpente d'água) no fundo do céu do sul, a uma distância de cerca de 230 anos-luz. Para isso, eles usaram a instalação da NACO [3] no telescópio VLT Yepun de 8,2 m, um dos quatro telescópios gigantes do Observatório Paranal do ESO no norte do Chile. A óptica adaptativa (AO) do instrumento supera a distorção induzida pela turbulência atmosférica, produzindo imagens extremamente infravermelhas extremamente nítidas. O sensor de frente de onda infravermelha era um componente essencial do sistema AO para o sucesso dessas observações. Este instrumento exclusivo detecta a deformação da imagem no infravermelho próximo, ou seja, em uma região de comprimento de onda em que objetos como 2M1207 (veja abaixo) são muito mais brilhantes do que na faixa visível.
A TW Hydrae Association contém uma estrela com uma companheira anã marrom em órbita, aproximadamente 20 vezes a massa de Júpiter, e quatro estrelas cercadas por discos proto-planetários empoeirados. Os objetos da anã marrom são "estrelas fracassadas", ou seja, corpos muito pequenos para que os processos nucleares tenham se inflamado em seu interior e agora produzindo energia por contração. Eles emitem quase nenhuma luz visível. Como o Sol e os planetas gigantes do sistema solar, eles são compostos principalmente de gás hidrogênio, talvez com cinturões de nuvens em turbilhão.
Em uma série de exposições feitas através de filtros ópticos diferentes, os astrônomos descobriram uma pequena mancha vermelha de luz, apenas 0,8 arcseg do objeto anão marrom da TW Hydrae Association 2MASSWJ1207334-393254, ou apenas "2M1207", cf. Foto 26a / 04 do PR. A imagem fraca é mais de 100 vezes mais fraca que a de 2M1207. "Se essas imagens tivessem sido obtidas sem óptica adaptativa, esse objeto não teria sido visto", diz Gael Chauvin.
Christophe Dumas, outro membro da equipe, está entusiasmado: “A emoção de ver essa fraca fonte de luz em tempo real na tela do instrumento era inacreditável. Embora seja certamente muito maior que um objeto de tamanho terrestre, é uma sensação estranha que ele possa realmente ser o primeiro sistema planetário além do que já imaginamos. ”
Exoplanet ou anã marrom?
Qual é a natureza desse objeto fraco [4]? Poderia ser um exoplaneta em órbita em torno daquele jovem objeto anão marrom a uma distância projetada de cerca de 8.250 milhões de km (cerca do dobro da distância entre o Sol e Netuno)?
“Se o candidato a companheiro do 2M1207 for realmente um planeta, esta seria a primeira vez que um exoplaneta gravitacionalmente gravado será fotografado em torno de uma estrela ou uma anã marrom”, diz Benjamin Zuckerman, da UCLA, membro da equipe e também de Astrobiologia da NASA Instituto.
Usando espectroscopia de alta resolução angular com as instalações da NACO, a equipe confirmou o status substelar deste objeto - agora chamado de "Companheiro Candidato a Planeta Gigante (GPCC)" - identificando grandes absorções de banda de água em sua atmosfera, cf . Foto 26b / 04 do PR.
O espectro de um planeta jovem e quente - como pode ser o GPCC - terá fortes semelhanças com um objeto mais antigo e mais massivo, como uma anã marrom. No entanto, quando esfria após algumas dezenas de milhões de anos, esse objeto mostra as assinaturas espectrais de um planeta gasoso gigante como as do nosso próprio sistema solar.
Embora o espectro do GPCC seja bastante "barulhento" por causa de seu desmaio, a equipe conseguiu atribuir a ele uma caracterização espectral que exclui uma possível contaminação por objetos extra-galácticos ou estrelas frias do tipo tardio com excesso de infravermelho anormal, localizado além do anã marrom.
Após um estudo muito cuidadoso de todas as opções, a equipe descobriu que, embora isso seja estatisticamente muito improvável, a possibilidade de esse objeto ser uma mais antiga e mais massiva, em primeiro plano ou em segundo plano, a anã marrom fria não pode ser completamente excluída. A análise detalhada relacionada está disponível no trabalho de pesquisa resultante que foi aceito para publicação na revista européia Astronomy & Astrophysics (veja abaixo).
Implicações
A anã marrom 2M1207 tem aproximadamente 25 vezes a massa de Júpiter e, portanto, cerca de 42 vezes mais leve que o Sol. Como membro da TW Hydrae Association, tem cerca de oito milhões de anos.
Como nosso sistema solar tem 4.600 milhões de anos, não há como medir diretamente como a Terra e outros planetas se formaram durante as primeiras dezenas de milhões de anos após a formação do Sol. Mas, se os astrônomos puderem estudar a vizinhança de jovens estrelas que agora têm apenas dezenas de milhões de anos, testemunhando uma variedade de sistemas planetários que estão se formando, eles serão capazes de entender com muito mais precisão nossas próprias origens distantes.
Anne-Marie Lagrange, membro da equipe do Observatório Grenoble (França), olha para o futuro: “Nossa descoberta representa um primeiro passo para abrir um campo totalmente novo em astrofísica: a imagem e o estudo espectroscópico de sistemas planetários. Tais estudos permitirão aos astrônomos caracterizar a estrutura física e a composição química de planetas gigantes e, eventualmente, terrestres. ”
Observações de acompanhamento
Considerando as cores infravermelhas e os dados espectrais disponíveis para o GPCC, os cálculos dos modelos evolutivos apontam para um planeta de 5 júpiter com massa, cerca de 55 vezes mais distante do 2M1207 do que a Terra do Sol (55 AU). A temperatura da superfície parece ser cerca de 10 vezes mais quente que Júpiter, cerca de 1000 ° C; isso é facilmente explicado pela quantidade de energia que deve ser liberada durante a atual taxa de contração desse jovem objeto (de fato, o planeta gigante mais antigo, Júpiter, ainda está produzindo energia em seu interior).
Os astrônomos agora continuarão suas pesquisas para confirmar ou negar se realmente descobriram um exoplaneta. Nos próximos anos, eles esperam estabelecer, sem dúvida, se o objeto é realmente um planeta em órbita ao redor da anã marrom 2M1207, observando como os dois objetos se movem pelo espaço e para saber se eles se movem ou não. Eles também medem o brilho do GPCC em vários comprimentos de onda e mais observações espectrais podem ser tentadas.
Não há dúvida de que os futuros programas de imagem de exoplanetas em torno de estrelas próximas, seja a partir do solo com telescópios extremamente grandes equipados com ótica adaptativa especialmente projetada, seja a partir do espaço com telescópios especiais para localização de planetas, se beneficiarão muito com as realizações tecnológicas atuais.
Mais Informações
Os resultados apresentados neste comunicado de imprensa do ESO baseiam-se em um trabalho de pesquisa (“Um candidato a um planeta gigante perto de uma jovem anã marrom” de G. Chauvin et al.) Que foi aceito para publicação e em breve aparecerá no principal periódico de pesquisa “ Astronomia e Astrofísica ”. Uma pré-impressão está disponível aqui.
Notas
[1]: Este comunicado de imprensa é emitido simultaneamente pelo ESO e CNRS (em francês).
[2]: A equipe é composta por Gael Chauvin e Christophe Dumas (ESO-Chile), Anne-Marie Lagrange e Jean-Luc Beuzit (LAOG, Grenoble, França), Benjamin Zuckerman e Inseok Song (UCLA, Los Angeles, EUA), David Mouillet (LAOMP, Tarbes, França) e Patrick Lowrance (IPAC, Pasadena, EUA). Os membros americanos da equipe reconhecem financiamento em parte pelo Instituto de Astrobiologia da NASA.
[3]: As instalações da NACO (do NAOS / Nasmyth Adaptive Optics System e CONICA / Imager e infravermelho próximo do infravermelho) no telescópio VLT Yepun de 8,2 m no Paranal oferecem a capacidade de produzir imagens de infravermelho próximo de difração de objetos astronômicos . Ele detecta a radiação nessa região de comprimento de onda com o dicróico N90C10; 90% do fluxo é transmitido ao sensor de frente de onda e 10% à câmera infravermelha CONICA. Este modo é particularmente útil para imagens nítidas de objetos estelares ou substelares vermelhos e de massa muito baixa. O corretor de óptica adaptativa (NAOS) foi construído, sob um contrato do ESO, pelo Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA), Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble (LAOG) e pelos laboratórios LESIA e GEPI do Observatório de Paris na França, em colaboração com o ESO. A câmera CONICA foi construída, sob um contrato do ESO, pelo Max-Planck-Institut for Astronomie (MPIA) (Heidelberg) e pelo Max-Planck Institut for extraterrestrische Physik (MPE) (Garching) na Alemanha, em colaboração na Alemanha, em colaboração com o ESO.
[4]: Qual é a diferença entre uma pequena anã marrom e um exoplaneta? A linha de fronteira entre os dois ainda está sendo investigada, mas parece que um objeto de anã marrom é formado da mesma maneira que estrelas, ou seja, por contração em uma nuvem interestelar enquanto planetas são formados dentro de discos circunstelares estáveis por colisão / acreção de planetesimais ou disco instabilidades. Isso implica que as anãs marrons são formadas mais rapidamente (menos de 1 milhão de anos) do que planetas (~ 10 milhões de anos). Outra maneira de separar os dois tipos de objetos é a massa (como isso também é feito entre as anãs marrons e as estrelas): os planetas (gigantes) são mais leves que cerca de 13 massas de júpiter (a massa crítica necessária para inflamar a fusão do deutério), as anãs marrons são mais pesados. Infelizmente, a primeira definição não pode ser usada na prática, por exemplo, ao detectar um companheiro fraco como no presente caso, uma vez que as observações não fornecem informações sobre a forma como o objeto foi formado. Pelo contrário, o critério de massa acima é útil no sentido de que a espectroscopia e astrometria de um objeto fraco, juntamente com os modelos evolutivos apropriados, podem revelar a massa e, portanto, a natureza do objeto.
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
