Sistema exclusivo de quatro estrelas pode ajudar a revelar segredos das anãs marrons

Cientistas descobriram e confirmaram a existência de um sistema extremamente raro de quatro estrelas, duas das quais são anãs marrons. Esses objetos permanecem pouco estudados porque emitem pouca luz e estão localizados em grandes distâncias. A nova descoberta fornece um importante “ponto de partida” para o estudo das propriedades das anãs marrons e, portanto, é especialmente valiosa.

Os tamanhos relativos do Sol, da menor estrela, de uma anã marrom, de Júpiter e da Terra. Crédito da imagem: NASA

O estudo baseia-se na análise de dados do Observatório Astrométrico Europeu Gaia e do telescópio infravermelho WISE da NASA. O sistema UPM J1040-3551 AabBab, a 82 anos-luz da Terra, há muito tempo levanta questões — sua radiação parecia irregular. O Gaia permitiu refinar as velocidades angulares dos objetos, e descobriu-se que o sistema consiste em dois pares: anãs vermelhas e anãs marrons. Ambos os pares são ligados pela gravidade e giram em torno de um centro de massa comum: as anãs vermelhas em torno uma da outra, e o par de anãs marrons em torno delas.

Os períodos de revolução diferem em ordens de magnitude: estrelas dentro de pares completam uma revolução em dezenas de anos, enquanto as anãs marrons superam as vermelhas em cerca de 100 mil anos. Sua luminosidade difere em mil vezes, portanto, instrumentos com alta sensibilidade espectral tiveram que ser utilizados para análise. Um fator adicional que facilitou as observações foi a grande distância entre os pares – cerca de 1656 unidades astronômicas.

«Essas observações foram desafiadoras devido à penumbra das anãs marrons”, explicam os pesquisadores. “Mas os recursos do SOAR nos permitiram coletar dados espectroscópicos importantes, necessários para entender a natureza desses objetos.”

Observações confirmaram que as anãs vermelhas Aa e Ab têm uma massa de cerca de 17% da massa solar e uma temperatura de superfície de cerca de 2900 °C. As anãs marrons Ba e Bb revelaram-se significativamente mais leves – sua massa é de 10 a 30 vezes a massa de Júpiter (0,01 a 0,03 vezes a massa solar) e sua temperatura é de 420 a 550 °C. Elas pertencem ao raro tipo T de anãs marrons.

«Este é o primeiro sistema quádruplo já descoberto em que um par de anãs marrons do tipo T orbita duas estrelas, disseram os cientistas que fizeram a descoberta. “Esta descoberta fornece um laboratório cósmico único para o estudo desses objetos enigmáticos.”

À medida que as anãs marrons envelhecem, elas esfriam gradualmente e suas propriedades mudam. Esse processo depende de sua massa, levando ao chamado “problema da degeneração massa-idade”: com base na temperatura de um objeto, é impossível determinar se ele é jovem e leve ou velho e mais massivo. Mas a presença de uma companheira ajuda a eliminar essa incerteza.

A análise espectral mostrou que o sistema UPM J1040−3551 tem entre 300 milhões e 2 bilhões de anos. Isso permite estimar com mais precisão as características das anãs marrons que o compõem e usá-las como padrão para estudar objetos semelhantes no futuro. À medida que instrumentos mais sofisticados se tornam disponíveis, esse “sistema de calibração” aprofundará significativamente nossa compreensão da natureza das anãs marrons — estrelas que não conseguiram iniciar a fusão termonuclear em seus núcleos.