Um objeto deve pesar pelo menos 70 vezes a massa de Júpiter para iniciar a fusão de hidrogênio e atingir o status de estrela. Se ele pesa menos, em vez disso, a estrela não se acende e se torna uma anã marrom. Como chegaram a essa conclusão? Os dois cientistas estudaram 31 binários de anãs marrons fracos (pares desses objetos que orbitam uns aos outros) usando o sistema de ótica adaptável a estrela do guia de laser do Observatório WM Keck (LGS AO) para coletar imagens ultra-nítidas deles e rastrear seus movimentos orbitais usando observações de alta precisão. "Estamos trabalhando nisso desde que o LGS AO do Keck Observatório revolucionou a astronomia terrestre há uma década", disse Dupuy. "Keck é o único observatório que vem fazendo isso de forma consistente por mais de 10 anos. Que os dados de longa duração e de alta qualidade do sistema laser estão no cerne deste projeto".
Seu objetivo era medir as massas dos objetos nesses binários, uma vez que a massa define o limite entre estrelas e anãs marrons. A equipe de pesquisa também usou o Hubble Space Telescope para obter as imagens extremamente nítidas necessárias para distinguir a luz de cada objeto no par.
No entanto, o preço de tais imagens ampliadas e de alta resolução do Observatório Hubble e Keck é que não existe um quadro de referência para identificar o centro de massa. Imagens de campo amplo do telescópio Canadá-França-Havaí (CFHT) contém centenas de estrelas, desde que a grade de referência faz-se necessária para medir o centro de massa para cada binário.
Esta animação mostra vários dos binários deste estudo, cada um orbitando em torno de seu centro de massa, que é marcado por um x. As cores indicam temperaturas da superfície, do mais quente ao mais frio: ouro, vermelho, magenta ou azul. A imagem de fundo é um mapa de todo o céu visível do Havaí e uma silhueta de Maunakea, sede do Observatório Keck e do Telescópio Canadá-França-Havaí, onde este estudo foi realizado na última década. Cada binário é mostrado aproximadamente onde está localizado no céu noturno. Os tamanhos reais dessas órbitas no céu são muito pequenas (cerca de um bilionésimo da área coberta por um "x"), mas os tamanhos das órbitas mostrados na animação são precisos em relação um ao outro. A animação também está no extremo rápido, onde cada segundo na animação corresponde a aproximadamente 2 anos de tempo real. O resultado do programa de observação de uma década é a primeira grande amostra de massas anãs marrons. "É a sinergia entre o Observatório Keck e CFHT que realmente nos leva ao poder total dos resultados", disse Dupuy. "Como eles dizem, coisas boas vêm para aqueles que esperam. Embora tenhamos muitos resultados de anãs marrons interessantes nos últimos 10 anos, essa grande amostra de massas é a grande recompensa. Essas medidas serão fundamentais para entender as anãs e estrelas marrons há muito tempo", disse Liu.
Os astrônomos têm usado binários para medir massas de estrelas há mais de um século. Para determinar as massas de um binário, mede-se o tamanho e a velocidade das órbitas das estrelas em torno de um ponto invisível entre elas onde a atração da gravidade é igual (conhecido como "centro de massa"). No entanto, as anãs marrons binárias orbitam muito mais lentamente do que as estrelas binárias, devido às suas massas mais baixas. E porque as as luzes das anãs marrons são mais fracas que dos outros tipos de estrelas, elas só podem ser estudadas em detalhes com os telescópios mais poderosos do mundo.
Próximos passos
A informação que Dupuy e sua equipe de descoberta reuniram permitiu que desenhassem várias conclusões sobre o que distingue as estrelas dos anãs marrons. Os objetos mais pesados do que 70 massas de Júpiter não são suficientemente frios para serem anãs marrons, o que implica que todas as estrelas são alimentadas por fusão nuclear. Os objetos de massa abaixo de 70-Júpiter estão destinados a ser anãs marrons. Esta massa mínima é um pouco menor do que as teorias tinham previsto, mas ainda consistente com os últimos modelos de evolução da anã marrom. Além do corte de massa, eles descobriram um corte de temperatura superficial. Qualquer objeto mais frio do que 1.600 Kelvin (cerca de 2.400 graus Fahrenheit) não é uma estrela, mas uma anã marrom. Esta divisão simples entre estrelas e anãs marrons tem sido usada há muito tempo. Na verdade, os astrônomos tiveram teorias sobre o quão maciço a bola em colapso deve ser para formar uma estrela há mais de 50 anos. No entanto, a linha divisória em massa nunca foi confirmada pela observação, até agora. Este novo trabalho ajudará os astrônomos a compreender as condições em que as estrelas se formam e evoluem - ou às vezes falham. Por sua vez, o sucesso ou o fracasso da formação estelar têm um impacto sobre como, onde e por que os sistemas solares se formam. Assista o vídeo em https://youtu.be/.wa4iNrb8USA Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira.
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