Os cientistas criaram imagens diretas de oito objetos escuros que acompanham estrelas muito brilhantes no catálogo de dados de Gaia, incluindo os chamados “estrelas fracassadas,” também conhecidas como anãs marrons.
As estrelas e suas companheiras foram originalmente identificadas a partir de milhões de estrelas no catálogo de Gaia. Foram considerados ideais para investigações de acompanhamento com o instrumento terrestre GRAVITY, um interferómetro avançado no infravermelho próximo localizado no Very Large Telescope (VLT), no pico do Cerro Paranal, no Chile. Ao combinar a luz infravermelha de vários telescópios, um processo chamado interferometria, o GRAVITY já conseguiu a primeira observação direta de um planeta extrassolar, ou “exoplaneta.”
Seguindo as observações de Gaia, o GRAVITY detectou diretamente sinais de luz de companheiras em torno das oito estrelas brilhantes, sete das quais eram objetos teorizados, não descobertos até agora.
Três dos objetos companheiros são estrelas pequenas e fracas, e os outros cinco são anãs marrons. Estes últimos formam-se como estrelas e têm mais massa do que os planetas gigantes gasosos, mas não têm massa suficiente para desencadear a fusão do hidrogénio em hélio nos seus núcleos, como fazem as estrelas da sequência principal. É daí que vem o apelido de “estrelas fracassadas”.
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Uma das anãs marrons detectadas pelo GRAVITY orbita sua estrela-mãe a uma distância aproximadamente igual à distância entre a Terra e o Sol. Isto marca a primeira vez que uma destas estrelas falhadas foi vista diretamente tão perto da sua estrela hospedeira. “Demonstrámos que é possível capturar a imagem de uma companheira ténue, mesmo quando orbita muito perto do seu hospedeiro brilhante”, disse o líder da equipa e cientista do Observatório Europeu do Sul (ESO), Thomas Winterhalder. disse em um comunicado. “Esta conquista destaca a notável sinergia entre Gaia e GRAVITY. Somente Gaia pode identificar sistemas tão compactos que hospedam uma estrela e uma companheira ‘oculta’, e então GRAVITY pode assumir a imagem do objeto menor e mais fraco com uma precisão sem precedentes.”
Um vaga-lume em um farol
Observar diretamente objetos escuros, como estrelas pequenas e fracas ou anãs marrons em torno de estrelas brilhantes, não é tarefa fácil. Na verdade, detectar seus sinais luminosos é semelhante a ver a luz de um vaga-lume pousado em um farol brilhante. Compreensivelmente, qualquer tentativa de obter imagens da luz do vaga-lume é apagada pela luz mais brilhante do farol, e o mesmo se aplica às estrelas brilhantes e às suas companheiras fracas.
Embora Gaia não consiga detectar diretamente as companheiras obscuras destas estrelas, o telescópio espacial foi capaz de inferir a sua presença. Isto ocorre porque quando uma anã marrom, ou uma estrela pequena em geral, orbita uma estrela maior e mais brilhante, sua gravidade atrai a estrela-mãe e isso causa uma “oscilação” no movimento da estrela maior e mais brilhante.
À medida que essa estrela “oscila” para longe da Terra (e de Gaia), o comprimento de onda da luz se estende, deslocando-o em direção à extremidade vermelha do espectro eletromagnético. Por outro lado, quando oscila em direção à Terra, os comprimentos de onda da luz são encurtados, deslocando a luz em direção à extremidade azul do espectro eletromagnético.
Este efeito de redshift e blueshift é análogo ao deslocamento Doppler, o fenômeno que afeta as ondas sonoras na Terra. Por exemplo, quando uma ambulância corre em sua direção com a sirene tocando, as ondas sonoras são comprimidas e a sirene fica mais aguda, semelhante ao desvio para o azul. À medida que a ambulância passa por você, os comprimentos de onda do som se estendem e a sirene fica grave, assim como o desvio para o vermelho da luz da estrela à medida que ela se afasta.
Este efeito de redshift e blueshift é minúsculo, mas Gaia é sensível o suficiente para detectá-lo. As pequenas companheiras destas estrelas na amostra de Gaia situam-se em pequenos ângulos de separação dos seus pais estelares brilhantes de algumas dezenas de milissegundos de arco, que é aproximadamente o tamanho de um quarto visto a uma distância de cerca de 100 quilómetros.
“Nas nossas observações, os dados de Gaia funcionam como uma espécie de sinalização”, explicou Thomas. “A parte do céu que podemos ver com o GRAVITY é muito pequena, por isso precisamos de saber para onde olhar. As medições precisas e incomparáveis dos movimentos e posições das estrelas do Gaia são essenciais para apontar o nosso instrumento para a direção certa no céu. “
A colaboração de Gaia e GRAVITY ajudou a equipe a ir além da mera detecção desses companheiros. Os dois conjuntos de dados também permitiram à equipa separar as massas das estrelas e as massas das companheiras. Além disso, medir as diferenças nos comprimentos de onda da luz das estrelas e dos seus corpos companheiros, bem como combinar esta informação com as estimativas de massa acima mencionadas, permitiu à equipa inferir as idades dos companheiros.
Isto revelou que as anãs marrons eram menos luminosas do que o esperado nas idades e massas observadas, o que implica que estes próprios corpos poderiam ser orbitados por outro companheiro menor e ainda mais escuro, talvez até elusivo. exoluas.
O poder da equipa Gaia-GRAVITY significa que os cientistas poderão em breve utilizar estes dois instrumentos para obter imagens de companheiros mais pequenos em torno de estrelas brilhantes, nomeadamente exoplanetas.
“A capacidade de detectar pequenos movimentos de pares próximos no céu é exclusiva da missão Gaia. O próximo catálogo, a ser disponibilizado como parte do quarto lançamento de dados (DR4), conterá uma coleção ainda mais rica de estrelas com companheiras potencialmente menores”, Agência Espacial Europeia (ESA) disse o cientista de Gaia, Johannes Sahlmann. “Este resultado abre novos caminhos na busca por planetas na nossa galáxia e promete-nos vislumbres de novos mundos distantes.”
A pesquisa da equipe foi Publicados em 10 de junho na revista Astronomy and Astrophysics.
Postado originalmente em Espaço.com.
