A origem das anãs castanhas

2004-02-02

O Complexo Camaleão I, uma região de formação de estrelas onde já se descobriram anãs castanhas. Imagem obtida o telescópio ANTU do VLT, com a câmara FORS1. Crédito: ESO.
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 muitas vezes referenciadas como sendo 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: possuem demasiada massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
para serem 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.
, mas não possuem massa suficiente para serem estrelas. Mas será que se formam como as estrelas de pouca massa, ou será a sua origem distinta? Uma série de publicações do astrónomo R. Jayawardhana (Universidade de Michigan, EUA) e seus colaboradores, incluindo um artigo na edição de 16 de Janeiro da revista Science, oferecem argumentos a favor das anãs castanhas se formarem de maneira semelhante às estrelas de pouca massa (como o nosso 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.
).

As estrelas formam-se em nuvens moleculares
nuvem molecular
As nuvens moleculares são nebulosas constituídas predominantemente por hidrogénio molecular.
frias. Pequenas regiões de densidade
densidade
Em Astrofísica, densidade é o mesmo que massa volúmica: é a massa por unidade de volume.
mais elevada contraem devido à sua própria gravidade, ganham um movimento rotativo com o colapso e formam um disco de matéria à volta da estrela em formação. Quando se acumula massa suficiente, o núcleo central da protoestrela aquece e torna-se suficientemente denso para dar início ao processo de fusão nuclear
fusão nuclear
A fusão nuclear é o processo pelo qual as reacções nucleares entre núcleos atómicos leves formam núcleos atómicos mais pesados (até ao elemento ferro). No caso em que os núcleos pertencem a elementos com número atómico pequeno, este processo liberta grandes quantidades de energia. A energia libertada corresponde a uma perda de massa, de acordo com a famosa equação E=mc2 de Einstein. As estrelas geram a sua energia através da fusão nuclear.
e a estrela recém-formada começa a brilhar. Alguns investigadores sugerem que as anãs castanhas nascem da mesma maneira, simplesmente não acumulam massa suficiente para dar início à 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.
. E os cálculos mostram que, pelo menos teoricamente, é possível formarem-se desta maneira objectos de massa tão baixa como a massa característica das anãs castanhas.

Contudo, outros cientistas propõem que as anãs castanhas são embriões rejeitados de uma ninhada estelar. Neste cenário, as anãs castanhas nascem em sistemas múltiplos de estrelas onde competem com as suas irmãs pelo material da nuvem mãe. As simulações de computador sugerem que nestes sistemas, o objecto que cresce mais devagar é ejectado para fora do sistema antes de ganhar matéria suficiente para se tornar uma estrela, dando origem a uma anã castanha.

Uma forma de testar as duas possibilidades é estudar os discos de poeira e gás à volta das anãs castanhas jovens. Se as anãs castanhas se formam como as estrelas de pouca massa, então devem ter discos de acreção
disco de acreção
Disco composto por gás e poeira interestelares que pode circundar buracos negros, estrelas de neutrões, variáveis cataclísmicas, ou estrelas em formação.
grandes e duradoiros, tal como os que se encontram em estrelas jovens. Mas se os seus berços são os sistemas múltiplos de estrelas, então os seus discos devem ter sido destruídos pelas interacções gravitacionais que levaram a serem ejectados para fora do sistema.

Jayawardhana e os seus colaboradores procuraram discos de poeira à volta de anãs castanhas jovens observando a sua emissão de radiação infravermelha
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.
, pois as partículas de poeira do disco absorvem a luz e reemitem nos comprimentos de onda
comprimento de onda
Designa-se por comprimento de onda a distância entre dois pontos sucessivos de amplitude máxima (ou mínima) de uma onda.
do infravermelho, de forma que uma anã castanha com um disco emitirá mais radiação
radiação electromagnética
A radiação electromagnética, ou luz, pode ser considerada como composta por partículas (os fotões) ou ondas. As suas propriedades dependem do comprimento de onda: ondas ou fotões com comprimentos de onda mais longos traduzem radiação menos energética. A radiação electromagnética, ou luz, é usualmente descrita como um conjunto de bandas de radiação, como por exemplo o infravermelho, o rádio ou os raios-X.
infravermelha do que uma anã castanha sem disco. As observações foram realizadas com um dos telescópios de 8 metros do VLT
Very Large Telescope (VLT)
O Very Large Telescope é um observatório operado pelo Observatório Europeu do Sul (ESO) e localizado no Cerro Paranal, no deserto de Atacama, no Chile. O VLT é composto por 4 telescópios de 8,2 m de diâmetro que podem trabalhar simultaneamente, constituindo um interferómetro óptico, ou independentemente.
(ESO
European Southern Observatory (ESO)
O Observatório Europeu do Sul é uma organização europeia de Astronomia para o estudo do céu austral fundada em 1962. Conta actualmente com a participação de 10 países europeus e ainda do Chile. Portugal tornou-se membro do ESO em 1 de Janeiro de 2001, no seguimento de um acordo de cooperação que durou cerca de 10 anos.
), no Chile, e com o telescópio de 10 metros Keck I
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.
(Caltech/NASA
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
Entidade norte-americana, fundada em 1958, que gere e executa os programas espaciais dos Estados Unidos da América.
), no Havai.

Os investigadores descobriram que a maioria das anãs castanhas com cerca de um milhão de anos de idade encontra-se envolta em discos de poeira. O mesmo se passa com estrelas da mesma idade. Apesar de não ser possível determinar directamente o tamanho do disco, a presença de discos em anãs castanhas até uma idade de 10 milhões de anos sugere que estas não estão emparelhadas no início das suas vidas.

Observações espectroscópicas, realizadas com os telescópios gémeos Magalhães, de 6,5 metros, e com o Keck I, mostraram que as anãs castanhas também acretam matéria dos discos circundantes da mesma maneira que as estrelas o fazem, embora a um ritmo mais lento: foram detectados sinais de gás a fluir do interior do disco para a anã castanha, a uma velocidade superior a cem quilómetros por segundo. E num caso, os astrónomos encontraram evidências de material a ser lançado dos pólos da anã castanha. Este tipo de jactos já foi observado em estrelas jovens da mesma idade, mas nunca tinham sido observados em anãs castanhas.

Embora este trabalho não traga conclusões definitivas, a preponderância de provas é a favor da formação das anãs castanhas à semelhança das estrelas. Os investigadores acrescentam ainda que, agora que se sabe que a maioria das anãs castanhas jovens estão rodeadas por um disco, vale a pena averiguar se nestes discos se formam cometas
cometa
Os cometas são pequenos corpos irregulares, compostos por gelos (de água e outros) e poeiras. Os cometas têm órbitas de grande excentricidade à volta do Sol. As estruturas mais importantes dos cometas são o núcleo, a cabeleira e as caudas.
, asteróides
asteróide
Um asteróide é um pequeno corpo rochoso que orbita em torno do Sol, com uma dimensão que pode ir desde os 100 m até aos 1000 km. A maioria dos asteróides encontra-se entre as órbitas de Marte e de Júpiter. Também são designados por planetas menores.
, ou mesmo pequenos planetas.

Fonte da notícia: http://www.umich.edu/news/index.html?Releases/2004/Jan04/r011504b