Jovem planeta órfão descoberto na vizinhança solar

2016-04-06

2MASS J1119-1137 pertence ao grupo mais jovem de estrelas na vizinhança solar, conhecido como agrupamento TW Hydrae, que contém cerca de duas dúzias de estrelas com 10 milhões de anos, movendo-se em conjunto pelo espaço. Esta imagem é um frame de um vídeo produzido e dirigido por David Rodriguez. Crédito: David Rodriguez, with contributions from Jacqueline Faherty, Jonathan Gagné, and Stanimir Metchev.
Uma equipa de astrónomos da Carnegie and Western University, de Ontário, Canadá, descobriu um dos mais jovens e brilhantes planetas
planeta
Um planeta é um objecto que se forma no disco que circunda uma estrela em formação e cuja massa é superior à de Plutão (1/500 da massa da Terra) e inferior a 10 vezes a massa de Júpiter. Ao contrário das estrelas, os planetas não produzem luz, apenas reflectem a luz da estrela que orbitam.
órfãos relativamente próximos do Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
.

Com uma idade de apenas 10 milhões de anos (praticamente um bebé, numa escala de tempo galáctico), o objeto identificado como 2MASS J1119-1137 tem entre quatro a oito vezes a massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
de Júpiter
Júpiter
Júpiter é o quinto planeta mais próximo do Sol. Com um diâmetro cerca de 11 vezes maior do que a Terra e uma massa mais de 300 vezes superior, é o maior planeta do Sistema Solar e o primeiro dos planetas gigantes gasosos.
, estando, em termos de massa, entre um planeta grande e uma pequena anã castanha
anã castanha
A anã castanha é uma estrela falhada cuja massa é insuficiente para permitir a fusão nuclear do hidrogénio em hélio no seu centro. No início das suas vidas, as anãs castanhas têm a fusão de deutério no seu núcleo central. Mesmo depois de esgotarem o deutério, as anãs castanhas radiam por conversão de energia potencial gravítica em calor e, como tal, emitem fortemente no domínio do infravermelho. De acordo com modelos, a massa máxima que uma anã castanha pode ter é de 0,08 massas solares (ou 80 massas de Júpiter). Estes objectos representam o elo que falta entre as estrelas de pequena massa e os planetas gasosos gigantes como Júpiter.
. 2MASS J1119-1137 foi identificado pela sua assinatura única de luz, através da combinação de imagens óticas e infravermelhas
infravermelho
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 350 mícrones. Esta banda permite observar astros, fenómenos, ou processos físicos com temperaturas entre 10 e 5200 graus Kelvin.
de levantamentos de grandes áreas do céu, usando dados do WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) e de telescópios terrestres.

"Identificámos 2MASS J1119-1137 pela sua assinatura de luz muito fora do comum," explicou Kendra Kellogg, do Departamento de Física e Astronomia da Western, principal autora do artigo a apresentar estes resultados, que será publicado pelo Astrophysical Journal Letters. "Emite mais luz na parte infravermelha do espectro do que esperaríamos se já tivesse envelhecido e arrefecido.”

Segundo Jacqueline Faherty, da Carnegie, o desafio de identificar tais objetos raros está em conseguir distingui-los por entre uma multidão de potenciais intrusos.

"São mais comuns as velhas e distantes estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
vermelhas, que residem nos cantos mais afastados da nossa galáxia
galáxia
Um vasto conjunto de estrelas, nebulosas, gás e poeira interestelar gravitacionalmente ligados. As galáxias classificam-se em três categorias principais: espirais, elípticas e irregulares.
e que podem exibir as mesmas características que objetos próximos do tipo planeta," disse Faherty. "A luz das estrelas distantes ao passar pelas grandes extensões de poeira da nossa galáxia a caminho dos telescópios fica avermelhada, deste modo, estas estrelas podem surgir nos nossos dados como potenciais objetos do tipo planeta jovem próximo, quando, na realidade, não o são."

Conhecendo estes erros de identificação comuns, a equipa validou imediatamente os seus resultados usando o espectrógrafo FLAMINGOS-2 no telescópio Gemini Sul
Observatório Gemini
O Observatório Gemini é constituído por dois telescópios idênticos de 8,1 metros, um no Observatório de Mauna Kea, no Havai (Gemini Norte) e outro no Cerro Pachón, no Chile (Gemini Sul). As localizações estratégicas dos telescópios providenciam uma cobertura total do céu do Norte e do Sul. O Gemini é um consórcio internacional entre os Estados Unidos da América, o Reino Unido, o Canadá, o Chile, a Austrália, a Argentina e o Brasil, e é operado pela AURA.
, no Chile.

"Confirmámos prontamente que 2MASS J1119-1137 é de facto um jovem objeto de pequena massa na vizinhança solar, e não uma estrela avermelhada distante," disse Stanimir Metchev, da Western.

A equipa quis depois determinar a idade precisa deste objeto.

"As nossas observações com o Gemini só mostraram que o objeto tinha uma idade inferior a 200 milhões de anos. Se fosse muito mais jovem, poderia realmente ser um planeta órfão - análogo ao nosso Júpiter, mas sem uma estrela hospedeira," disse Metchev.

Quem contribuiu com a peça final para o quebra-cabeças foi Jonathan Gagné, da Carnegie, usando um dos instrumentos mais eficientes que existem para a espectroscopia de infravermelhos, o espectrógrafo FIRE, no telescópio Baade, de 6,5 m, da Carnegie, no Chile.

O FIRE permitiu medir a velocidade radial de 2MASS J1119-1137 através do efeito Doppler da luz emitida. Combinando esta medição com o movimento de 2MASS J1119-1137 no céu, a equipa descobriu que ele pertence ao grupo mais jovem de estrelas da vizinhança solar. Este grupo contém cerca de duas dúzias de estrelas com 10 milhões de anos, movendo-se em conjunto pelo espaço, e é conhecido como agrupamento TW Hydrae.

"Demonstrámos que 2MASS J1119-1137 pertence ao agrupamento TW Hydrae, tendo apenas 10 milhões de anos," disse Gagné.

Estando próximo, a 95 anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
de distância, 2MASS J1119-1137 perde por pouco o prémio de ser o mais brilhante planeta órfão análogo. O record é mantido por um outro objeto, conhecido como PSO J318.5-22, descoberto há três anos. No entanto, com 23 milhões de anos, PSO J318.5-22 tem mais do dobro da idade de 2MASS J1119-1137, sendo por isso mais massivo.

"A descoberta de planetas órfão análogos, como 2MASS J1119-1137 e PSO J318.5-22, oferece-nos a oportunidade de estudarmos a natureza dos planetas gigantes fora do Sistema Solar
Sistema Solar
O Sistema Solar é constituído pelo Sol e por todos os objectos que lhe estão gravitacionalmente ligados: planetas e suas luas, asteróides, cometas, material interplanetário.
," concluiu Kellogg, que afirma que os candidatos a planetas órfãos são "muito mais fáceis de examinar que os planetas com órbita
órbita
A órbita de um corpo em movimento é a trajectória que o corpo percorre no espaço.
em torno de outras estrelas. Os objetos como 2MASS J1119-1137 estão à deriva no espaço, sozinhos, e as nossas observações não são dificultadas pelo brilho
brilho
O brilho de um astro refere-se à quantidade de luz que dele provém, ou seja, a quantidade de energia por ele emitida por unidade de área por unidade de tempo. Dado que o brilho observado, ou medido, depende da distância ao objecto, distingue-se o brilho aparente (quando medido a uma determinada distância), do brilho intrínseco (conceptualmente medido na supefície do próprio astro).
de uma estrela hospedeira."

Veja o vídeo - https://youtu.be/1QbPaQAQ-N8 - produzido e dirigido por David Rodriguez, usando software de visualização Uniview de SCISS e dados do Universo Digital do Museu Americano de História Natural.

Fonte da notícia: https://carnegiescience.edu/news/young-unattached-jupiter-analog-found-solar-neighborhood