Estudo sistemático das impressões digitais de anãs castanhas

2003-12-08

Comparação dos espectros no infravermelho próximo (entre 1 e 2 mícrones) de uma anã vermelha fria (Wolf 359, a vermelho) e da anã castanha Gl 570D (púrpura), que é muito mais fria, obtidos com o NIRSPEC. A diferença deve-se à presença de metano na atmosfera da anã castanha. A molécula de metano nunca se observa em estrelas normais porque estas são demasiado quentes. Observa-se contudo nos planetas exteriores do nosso Sistema Solar, e ainda em Titã, a maior lua de Saturno. Crédito: Keck Observatory.
As anãs castanhas
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.
são 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.
falhadas, com um tamanho comparável ao 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.
, mas com massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
muito superior. No entanto, a sua massa não é suficiente para que possam ser consideradas estrelas. Tal como o 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.
, ou mesmo Júpiter, as anãs castanhas são essencialmente compostas por hidrogénio e hélio. Contudo, ao contrário do Sol, as anãs castanhas não possuem uma fonte interna de energia, pois a fusão de hidrogénio
combustão de hidrogénio
Designa-se por combustão, ou queima, de hidrogénio o processo de fusão nuclear no qual núcleos de hidrogénio colidem para formar núcleos de hélio. O termo "combustão" é, neste contexto, um abuso de linguagem introduzido pelos astrónomos profissionais. Todas as estrelas que nascem com massa superior a 0,08 vezes a massa do Sol queimam hidrogénio.
não pode ocorrer. Assim, as anãs castanhas não emitem luz visível
radiação visível
A radiação visível é a região do espectro electromagnético que os nossos olhos detectam, compreendida entre os comprimentos de onda de 350 e 700 nm (frequências entre 4,3 e 7,5x1014Hz). Os nossos olhos distinguem luz visível de frequências diferentes, desde a luz violeta (radiação com comprimentos de onda ~ 400 nm), até à luz vermelha (com comprimentos de onda ~ 700 nm), passando pelo azul, anil, verde, amarelo e laranja.
, sendo por isso muito difíceis de observar. Tal como os 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.
, as anãs castanhas também se formam com as estrelas a partir da contracção de regiões densas de nuvens interestelares de gás e poeira. Neste contexto, as anãs castanhas constituem o elo perdido entre o domínio quente das estrelas e o reino frio dos planetas gasosos.

Apesar de terem sido descobertas só muito recentemente (1995), os astrónomos têm razões para crer que as anãs castanhas deverão existir em grandes quantidades pela Via Láctea
Via Láctea
A Via Láctea é a galáxia de que faz parte o nosso Sistema Solar. Trata-se de uma galáxia espiral gigante, com um diâmetro de cerca de 160 mil anos-luz e uma massa da ordem de 100 mil milhões de vezes a massa do Sol.
. Dado que são objectos muito frios, as anãs castanhas podem, no entanto, ser detectadas no infravermelho
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.
, domínio onde radiam a maior parte da sua débil energia. Assim, é necessário recorrer aos mais potentes instrumentos no infravermelho para estudar estes objectos.

Ian S. McLean, da Universidade da Califórnia em Los Angeles (EUA), e os seus colaboradores, obtiveram espectros no infravermelho próximo
infravermelho próximo
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 5 mícrones. Esta banda permite observar astros ou fenómenos com temperaturas entre 740 e 5200 graus Kelvin.
de mais de 50 anãs castanhas, naquele que é o primeiro estudo sistemático de um grande número de anãs castanhas, com o objectivo de classificar estes objectos de acordo com a sua assinatura espectral. Para tal, usaram o instrumento Near InfraRed SPECtrograph (NIRSPEC), montado num dos telescópios Keck
W. M. Keck Observatory
O Observatório W. M. Keck é operado pelo Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e pela NASA, e encontra-se localizado em Mauna Kea, no Havai. O observatório é constituído por dois telescópios gémeos de 10 metros, o Keck I e o Keck II.
de 10 m de diâmetro, situados no Observatório de Mauna Kea, no Havai (EUA).

Este levantamento, que necessitou de cerca de 4 anos para compilar os dados observacionais, revelou a presença de riscas de absorção
risca de absorção
Uma risca de absorção é uma risca escura no espectro de luz. Corresponde à diminuição da intensidade da radiação num determinado comprimento de onda devido à absorção de energia para a transição de um electrão de um nível energético mais baixo para um nível energético mais elevado de um átomo ou molécula. As riscas de absorção, tal como as de emissão, contêm informação sobre a composição química e as condições físcicas do material que as produzem.
nas anãs castanhas mais frias, devidas à presença da molécula
molécula
Uma molécula é a unidade mais pequena de um composto químico, sendo constituída por um ou mais átomos, ligados entre si pelas interacções dos seus electrões.
de metano (CH4) nas suas atmosferas
atmosfera
1- Camada gasosa que envolva um planeta ou uma estrela. No caso das estrelas, entende-se por atmosfera as suas camadas mais exteriores. 2- A atmosfera (atm) é uma unidade de pressão equivalente a 101 325 Pa.
, à semelhança do que se observa nas atmosferas dos planetas jovianos
planeta joviano
Designam-se por planetas jovianos aqueles que se assemelham a Júpiter, ou seja, planetas gigantes com superfícies gasosas. No Sistema Solar, são planetas jovianos Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno.
no 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.
. Além disso, o estudo revelou ainda indicações da presença de água, na forma de vapor aquecido, algo que não se vê numa estrela normal como o Sol, pois a temperatura é demasiado elevada para permitir a existência de moléculas de água.

Este estudo, por ser o primeiro estudo sistemático de um número significativo de anãs castanhas, é extremamente importante pois consitui-se como referência fundamental para futuros estudos espectroscópicos. O próximo passo é naturalmente a detecção de anãs castanhas a distâncias mais remotas.

Por outro lado, se no futuro for detectado um número elevado de anãs castanhas, pode ser que estas contribuam numa parte pequena, embora significativa, para o problema da matéria escura
matéria escura
A matéria escura é matéria que não emite luz e por isso não pode ser observada directamente, mas cuja existência é inferida pela sua influência gravitacional na matéria luminosa, ou prevista por certas teorias. Por exemplo, os astrónomos acreditam que as regiões mais exteriores das galáxias, incluindo a Via Láctea, têm de possuir matéria escura devido às observações do movimento das estrelas. A Teoria Inflacionária do Universo prevê que o Universo tem uma densidade elevada, o que só pode ser verdade se existir matéria escura. Não se sabe ao certo o que constitui a matéria escura: poderão ser partículas subatómicas, buracos negros, estrelas de muito baixa luminosidade, ou mesmo uma combinação de vários destes ou outros objectos.
. Os resultados desta pesquisa foram recentemente publicados na revista norte-americana da especialidade The Astrophysical Journal.

Fonte da notícia: http://www2.keck.hawaii.edu/news/brown.html