Gliese 229 B: equipe do Caltech revela que a anã marrom é um par de gêmeas

Em 1995, pesquisadores do Caltech no Observatório Palomar, do Instituto, observaram pela primeira vez o que parecia ser uma anã marrom orbitando Gliese 229 - uma estrela anã vermelha situada a cerca de 19 anos-luz da Terra.

Desde então, essa anã marrom (Gliese 229 B) intrigou astrónomos por um motivo específico: ela parecia fraca demais para a massa que tinha. Com 70 vezes a massa de Júpiter, deveria emitir mais luz do que a registrada pelos telescópios.

Agora, uma equipe internacional de astrónomos liderada pelo Caltech resolveu o quebra-cabeça ao concluir que a suposta anã marrom é, na verdade, um par de “gêmeas” em órbita muito apertada.

O trabalho foi liderado por Jerry W. Xuan, estudante de pós-graduação no Departamento de Astronomia do Caltech, em colaboração com Dimitri Mawet, David Morrisroe Professor of Astronomy.

Participou também um grupo internacional de institutos e universidades de vários países, incluindo o National Research Council of Canada Herzberg, o European Southern Observatory (ESO), a European Space Agency (ESA), o Laboratory of Space Studies and Instrumentation in Astrophysics (LESIA), o Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA), o Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) e o Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE), além do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA.

O estudo, publicado na Nature, recebeu financiamento da NASA e da Heising-Simons Foundation.

A descoberta de 1995 e o enigma da luminosidade

A equipa que identificou Gliese 229 B em 1995 inclui vários coautores deste novo estudo. Entre eles estão Rebecca Oppenheimer, que na época era estudante de pós-graduação no Caltech (hoje astrofísica no American Museum of Natural History); Shri Kulkarni, George Ellery Hale Professor of Astronomy and Planetary Science; Keith Matthews, especialista em instrumentação no Caltech; além de outros colegas.

Naquele momento, os resultados indicavam que Gliese 229 B tinha metano na atmosfera - algo típico de gigantes gasosos, mas não de estrelas.

Essas evidências representaram a primeira detecção confirmada de uma anã marrom: uma classe de objetos frios, semelhantes a estrelas, que formam o “elo perdido” entre gigantes gasosos e estrelas, prevista cerca de 30 anos antes.

"Ver o primeiro objeto menor que uma estrela orbitando outro sol foi eletrizante", disse Oppenheimer num comunicado do Caltech.

"Isso deu início a uma espécie de indústria caseira de pessoas procurando esquisitões como ele naquela época, mas ele continuou sendo um enigma por décadas."

"Gliese 229 B era considerada a anã marrom ‘modelo’", acrescentou Xuan. "E agora sabemos que estávamos errados o tempo todo sobre a natureza do objeto. Não é um, mas dois. Só que não conseguíamos investigar separações tão pequenas até agora."

Ao longo de quase 30 anos desde a descoberta de Gliese 229 B, foram feitas centenas de observações; ainda assim, a sua baixa luminosidade continuava sem uma explicação convincente.

Embora cientistas já suspeitassem que Gliese 229 B pudesse ser um sistema de gêmeas, para que duas anãs marrons passassem despercebidas por quase três décadas, elas precisariam estar extremamente próximas entre si.

Como a equipe confirmou o binário Gliese 229 B

Para testar e confirmar essa hipótese, o grupo recorreu ao interferómetro GRAVITY, instalado no Very Large Telescope do ESO, no Chile, para conseguir resolver espacialmente as duas anãs marrons.

Em seguida, utilizaram o instrumento CRyogenic high-resolution InfraRed Echelle Spectrograph (CRIRES+) para identificar as assinaturas espectrais distintas de cada componente e medir o seu desvio Doppler.

Instrumentos usados: GRAVITY e CRIRES+

A combinação dos dois instrumentos permitiu separar o que antes aparecia como uma única fonte ténue e, ao mesmo tempo, verificar que havia duas contribuições espectrais diferentes no sistema.

Os resultados indicaram que Gliese 229 B é composta por duas anãs marrons (Gliese 229 Ba e Gliese 229 Bb) com cerca de 38 e 34 vezes a massa de Júpiter. Elas orbitam uma à outra com um período de 12 dias e uma separação de 16 vezes a distância entre a Terra e a Lua.

Os níveis de brilho observados também passam a coincidir com o que se espera de duas anãs marrons pequenas nessa faixa de massa.

"Essa descoberta de que Gliese 229 B é binária não apenas resolve a recente tensão observada entre sua massa e luminosidade, como também aprofunda de forma significativa nossa compreensão das anãs marrons, que ficam na fronteira entre estrelas e planetas gigantes", afirmou Mawet, cientista pesquisador sénior no JPL da NASA.

Implicações para a formação de anãs marrons e possíveis pares

A identificação desse duo levanta novas perguntas sobre como anãs marrons tão “apertadas” se formam e sugere que outros binários semelhantes podem existir, à espera de serem encontrados.

Algumas teorias propõem que pares de anãs marrons possam surgir dentro do disco protoplanetário de uma estrela, quando esse disco se fragmenta em duas “sementes” de anãs marrons que acabam gravitacionalmente ligadas após um encontro próximo.

O mesmo mecanismo também poderia levar à existência de binários de exoplanetas em órbitas muito próximas, embora isso ainda precise ser verificado.

Enquanto isso, Oppenheimer destacou o caráter empolgante do resultado. "Esses dois mundos girando um ao redor do outro têm, na verdade, raio menor do que o de Júpiter", disse.

"Eles pareceriam bem estranhos no nosso céu noturno se tivéssemos algo assim no nosso próprio sistema solar. Esta é a descoberta mais empolgante e fascinante da astrofísica subestelar em décadas."

No futuro, Xuan e os seus colegas pretendem procurar mais binários de anãs marrons com instrumentos atuais e de próxima geração.

Entre eles estão o Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC) e o High-resolution Infrared SPectrograph for Exoplanet Characterization (HISPEC), do Observatório Keck. O primeiro foi desenvolvido por uma equipa liderada por Mawet; já o segundo está em construção no Caltech e noutros laboratórios, também por grupos liderados por Mawet.

Um estudo independente separado, publicado em The Astrophysical Journal Letters, foi liderado por Sam Whitebook e Tim Brandt, respectivamente um estudante de pós-graduação do Caltech e um astrónomo associado do Space Telescope Science Institute, em Baltimore.

As conclusões deles também apontaram que Gliese 229 B é um par de anãs marrons em órbita extremamente próxima.

Este artigo foi publicado originalmente pelo Universe Today. Leia o artigo original.