Desde a descoberta em 1995 do primeiro planeta que orbita uma estrela normal que não seja o Sol, agora existem mais de 150 candidatos desses chamados exoplanetas conhecidos. A maioria deles é detectada por métodos indiretos, com base nas variações da velocidade radial ou no escurecimento da estrela à medida que o planeta passa à sua frente (ver ESO PR 06/03, ESO PR 11/03, ESO PR 11/04 e ESO PR 22/04 )
Os astrônomos preferem, no entanto, obter uma imagem direta de um exoplaneta, permitindo que eles caracterizem melhor a natureza física do objeto. Essa é uma tarefa extremamente difícil, pois o planeta geralmente está escondido no "brilho" de sua estrela hospedeira.
Para superar parcialmente esse problema, os astrônomos estudam objetos muito jovens. De fato, objetos sub-estelares são muito mais quentes e brilhantes quando jovens e, portanto, podem ser mais facilmente detectados do que objetos antigos de massa semelhante.
Com base nessa abordagem, é bem possível que a detecção do ano passado de um ponto fraco de luz próximo à jovem anã marrom 2M1207 por uma equipe internacional de astrônomos que usem o Very Large Telescope do ESO (ESO PR 23/04) seja o mais procurado imagem de boa-fé de um exoplaneta. Um relatório recente baseado em dados do Telescópio Espacial Hubble parece confirmar esse resultado. As observações ainda mais recentes feitas com o Telescópio Espacial Spitzer dos brilhos infravermelhos quentes de dois planetas "quentes de Júpiter" previamente detectados é outro resultado interessante nesse contexto. Essa riqueza de novos resultados, obtidos no espaço de alguns meses, ilustra perfeitamente a dinâmica desse campo de pesquisa.
Companheiro minúsculo
Agora, uma equipe diferente de astrônomos [1] possivelmente fez outra importante inovação nesse campo ao encontrar um pequeno companheiro para uma jovem estrela. Desde há vários anos, esses cientistas realizam uma busca por planetas e objetos de baixa massa, principalmente em torno de estrelas ainda em processo de formação - as chamadas estrelas T-Tauri - usando as técnicas de imagem direta e velocidade radial. Um dos objetos da lista é GQ Lupi, uma jovem estrela T-Tauri, localizada na nuvem Lupus I (o Lobo), uma região de formação estelar a cerca de 400 ou 500 anos-luz de distância. A estrela GQ Lupi é aparentemente um objeto muito jovem ainda rodeado por um disco, com uma idade entre 100.000 e 2 milhões de anos.
Os astrônomos observaram GQ Lupi em 25 de junho de 2004 com o instrumento de óptica adaptativa NACO anexado ao Yepun, o quarto telescópio unitário de 8,2 m do Very Large Telescope localizado no topo de Cerro Paranal (Chile). A óptica adaptativa (AO) do instrumento supera a distorção induzida pela turbulência atmosférica, produzindo imagens de infravermelho próximo extremamente nítidas.
Como mostra o ESO PR Photo 10a / 05, a série de exposições da NACO revela claramente a presença do pequeno companheiro, localizado nas proximidades da estrela. Esse objeto recém-encontrado fica a apenas 0,7 segundos de arco e seria ignorado sem o uso dos recursos de óptica adaptativa da NACO.
À distância de GQ Lupi, a separação entre a estrela e seu companheiro fraco é de cerca de 100 unidades astronômicas (ou 100 vezes a distância entre o Sol e a Terra). Isso é aproximadamente 2,5 vezes a distância entre Plutão e o Sol.
O companheiro, chamado GQ Lupi B ou GQ Lupi b [2], é aproximadamente 250 vezes mais fraco que o GQ Lupi A, como visto nesta série de imagens. Imagens adicionais obtidas com a NACO em agosto e setembro confirmaram a presença e a posição desse acompanhante.
Movendo-se na mesma direção
Os astrônomos descobriram que a estrela havia sido observada anteriormente pelo telescópio Subaru e pelo telescópio espacial Hubble. Eles recuperaram as imagens correspondentes dos arquivos de dados dessas instalações para análise posterior.
As imagens mais antigas, tiradas em julho de 2002 e abril de 1999, respectivamente, também mostraram a presença do companheiro, dando aos astrônomos a possibilidade de medir com precisão a posição dos dois objetos durante um período de vários anos. Isso, por sua vez, permitiu que eles determinassem se as estrelas se moviam juntas no céu - como seria de esperar se fossem gravitacionalmente unidas - ou se o objeto menor é apenas um objeto de fundo, apenas alinhado ao acaso.
De suas medições, os astrônomos descobriram que a separação entre os dois objetos não mudou no período de cinco anos coberto pelas observações (ver ESO PR Foto 10b / 05). Para os cientistas, essa é uma prova clara de que ambos os objetos estão se movendo na mesma direção no céu. “Se o objeto fraco fosse um objeto de segundo plano”, diz Ralph Neuh, usuário da Universidade de Jena (Alemanha) e líder da equipe, “veríamos uma mudança na separação, pois o GQ Lup estaria se movendo no céu. De 1999 a 2004, a separação teria mudado em 0,15 arcseg, enquanto estamos confiantes de que a mudança é pelo menos 20 vezes menor. ”
Exoplaneta ou anã marrom?
Para sondar ainda mais a natureza física do objeto recém-descoberto, os astrônomos usaram a NACO no VLT para capturar uma série de espectros. Eles mostraram a assinatura típica de um objeto muito frio, em particular a presença de água e faixas de CO. Levando em consideração as cores infravermelhas e os dados espectrais disponíveis, os cálculos dos modelos atmosféricos apontam para uma temperatura entre 1.600 e 2.500 graus e um raio duas vezes maior que Júpiter (veja a foto PR 10c / 05). De acordo com isso, o GQ Lupi B é, portanto, um objeto frio e bastante pequeno.
Mas qual é a natureza desse objeto fraco? É um exoplaneta de boa-fé ou uma anã marrom, aquelas estrelas "fracassadas" que não são massivas o suficiente para produzir centralmente grandes reações nucleares? Embora a fronteira entre os dois ainda seja motivo de debate, uma maneira de distinguir os dois é por sua massa (como isso também é feito entre anãs marrons e estrelas): os planetas (gigantes) são mais leves que cerca de 13 massas de Júpiter ( massa crítica necessária para iniciar a fusão do deutério), as anãs marrons são mais pesadas.
E o GQ Lupi b?
Infelizmente, as novas observações não fornecem uma estimativa direta da massa do objeto. Assim, os astrônomos devem confiar na comparação com modelos teóricos de tais objetos. Mas isso não é tão fácil quanto parece. Se, como os astrônomos geralmente aceitam, GQ Lupi A e B se formaram simultaneamente, o objeto recém-encontrado é muito jovem. O problema é que, para objetos tão jovens, os modelos teóricos tradicionais provavelmente não são aplicáveis. Se eles são usados, no entanto, fornecem uma estimativa da massa do objeto que fica em algum lugar entre 3 a 42 massas de Júpiter, ou seja, abrangendo os domínios do planeta e da anã marrom.
Essas fases iniciais da formação da anã marrom e do planeta são território essencialmente desconhecido para os modelos. É muito difícil modelar o colapso inicial das nuvens de gás, dadas as condições ao redor da estrela-mãe em formação. Um conjunto de modelos, especificamente adaptados para modelar objetos muito jovens, fornece massas tão baixas quanto uma ou duas massas de Júpiter. Mas, como aponta o usuário de Ralph Neuh? "Esses novos modelos ainda precisam ser calibrados, antes que a massa de tais acompanhantes possa ser determinada com confiança".
Os astrônomos também enfatizam que, a partir da comparação entre seus espectros VLT / NACO e os modelos teóricos do co-autor Peter Hauschildt, da Universidade de Hamburgo (Alemanha), eles concluem que o melhor ajuste é obtido para um objeto com aproximadamente 2 raios de Júpiter. e 2 massas de Júpiter. Se esse resultado se mantiver, o GQ Lupi b seria, portanto, o exoplaneta mais jovem e mais leve a ter sido fotografado.
Ainda são necessárias outras observações para determinar com precisão a natureza de GQ Lupi B. Se os dois objetos estiverem realmente ligados, o menor objeto precisará de mais de 1.000 anos para concluir uma órbita em torno de sua estrela hospedeira. É claro que é muito tempo para esperar, mas o efeito do movimento orbital pode ser detectável - como uma pequena mudança na separação entre os dois objetos - em alguns anos. A equipe, portanto, planeja realizar observações regulares desse objeto usando o NACO no VLT, a fim de detectar esse movimento. Sem dúvida, nesse meio tempo, serão alcançados novos progressos no lado teórico e que muitas descobertas sensacionais nesse campo serão feitas.
Mais Informações
A pesquisa apresentada neste comunicado de imprensa do ESO é publicada em uma carta ao editor aceita para publicação pela Astronomy and Astrophysics (“Evidência de um companheiro subestelar co-movendo-se do GQ Lup” por R. Neuh? User et al.) E disponível em formato PDF em http://www.edpsciences.org/articles/aa/pdf/forthpdf/aagj061_forth.pdf.
Nota
[1]: A equipe é composta por Ralph Neuh? Usuário, Günther Wuchterl, Markus Mugrauer e Ana Bedalov (Universidade de Jena, Alemanha), Eike Guenther (Thölinger Landessternwarte Tautenburg, Alemanha) e Peter Hauschildt (Hamburger) Sternwarte, Alemanha).
[2]: Na literatura astronômica, a convenção é colocar maiúsculas para estrelas membros de múltiplos sistemas, mas letras minúsculas para planetas. Se o companheiro de GQ Lupi A se tornar um planeta, ele seria chamado GQ Lupi b, enquanto que se for uma anã marrom, seria identificado como GQ lupi B. Dada a atual incerteza, usamos as duas denominações. neste comunicado de imprensa, assim como os autores no artigo científico original.
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
