Uma equipe internacional de astrônomos determinou com precisão o raio e a massa da menor estrela queimadora de núcleo conhecida até agora.
As observações foram realizadas em março de 2004 com o espectrógrafo de fibras múltiplas FLAMES no telescópio VLT Kueyen de 8,2 m no Observatório ESO Paranal (Chile). Eles fazem parte de um grande programa destinado a medir velocidades radiais precisas para sessenta estrelas, para as quais um "mergulho" temporário de brilho foi detectado durante a pesquisa OGLE.
Os astrônomos descobrem que o mergulho observado na curva de luz da estrela conhecida como OGLE-TR-122 é causado por um companheiro estelar muito pequeno, eclipsando essa estrela solar uma vez a cada 7,3 dias.
Este companheiro é 96 vezes mais pesado que o planeta Júpiter, mas apenas 16% maior. É a primeira vez que observações diretas demonstram que estrelas menos massivas que 1/10 da massa solar são quase do mesmo tamanho que planetas gigantes. Obviamente, esse fato deverá ser levado em consideração durante a atual pesquisa de exoplanetas em trânsito.
Além disso, as observações com o Very Large Telescope levaram à descoberta de sete novos binários eclipsantes, que abrigam estrelas com massas abaixo de um terço da massa do Sol, uma verdadeira pechincha para os astrônomos.
A Pesquisa OGLE
Quando um planeta passa na frente de sua estrela-mãe (como visto da Terra), ele bloqueia uma pequena fração da luz da estrela da nossa vista [1].
Esses "trânsitos planetários" são de grande interesse, pois permitem que os astrônomos medam de maneira única a massa e o raio dos exoplanetas. Várias pesquisas estão sendo realizadas, portanto, tentando encontrar essas assinaturas fracas de outros mundos.
Um desses programas é a pesquisa OGLE, originalmente criada para detectar eventos de microlentes, monitorando o brilho de um número muito grande de estrelas por longos intervalos de tempo. Nos últimos anos, também incluiu uma busca por "mergulhos" periódicos e muito rasos no brilho das estrelas, causados pelo trânsito regular de pequenos objetos em órbita (estrelas pequenas, anãs marrons [2] ou planetas do tamanho de Júpiter). Desde então, a equipe da OGLE anunciou 177 "candidatos a trânsito planetário" de sua pesquisa de várias centenas de milhares de estrelas em três campos do céu ao sul, um na direção do Centro Galáctico, outro na constelação de Carina e o terceiro nas constelações de Centaurus / Musca.
A natureza do objeto em trânsito só pode ser estabelecida por observações subsequentes de velocidade radial da estrela-mãe. O tamanho das variações de velocidade (a amplitude) está diretamente relacionado à massa do objeto companheiro e, portanto, permite a discriminação entre estrelas e planetas como causa do "mergulho" do brilho observado.
Uma bonança de estrelas de baixa massa
Uma equipe internacional de astrônomos [3] fez uso do telescópio VLT Kueyen de 8,2 m para este trabalho. Lucrando com a capacidade multiplex da instalação FLAMES / UVES que permite obter espectros de alta resolução de até 8 objetos simultaneamente, eles analisaram 60 estrelas candidatas ao trânsito OGLE, medindo suas velocidades radiais com uma precisão de cerca de 50 m / s [ 4]
Até agora, esse ambicioso programa resultou na descoberta de cinco novos exoplanetas em trânsito (ver, por exemplo, ESO PR 11/04, para o anúncio de dois deles).
A maioria dos outros candidatos a trânsito identificados pelo OGLE acabou sendo binários ofuscantes, ou seja, na maioria dos casos comuns, estrelas pequenas e de baixa massa passando na frente de uma estrela solar. Essa riqueza adicional de dados sobre estrelas pequenas e leves é uma verdadeira vantagem para os astrônomos.
Restringindo a relação entre massa e raio
Estrelas de baixa massa são objetos excepcionalmente interessantes, também porque as condições físicas em seus interiores têm muito em comum com as dos planetas gigantes, como Júpiter em nosso sistema solar. Além disso, uma determinação do tamanho das estrelas menores fornece informações indiretas e cruciais sobre o comportamento da matéria sob condições extremas [5].
Até recentemente, poucas observações haviam sido feitas e pouco se sabia sobre estrelas de baixa massa. Neste momento, os valores exatos dos raios são conhecidos apenas por quatro estrelas com massas inferiores a um terço da massa do Sol (cf. ESO PR 22/02 para medições feitas com o interferômetro de telescópio muito grande) e nenhuma. para massas abaixo de um oitavo de uma massa solar.
Esta situação agora está mudando dramaticamente. De fato, observações com o Very Large Telescope levaram à descoberta de sete novos binários eclipsantes, que abrigam estrelas com massas abaixo de um terço da massa do Sol.
Esse novo conjunto de observações quase triplica o número de estrelas de baixa massa pelas quais raios e massas precisos são conhecidos. E melhor ainda - uma dessas estrelas agora é a menor conhecida!
Estrelas do tamanho de um planeta
O recém-encontrado gnomo estelar é o companheiro de OGLE-TR-122, uma estrela bastante remota da Via Láctea, vista na direção da constelação do sul Carina.
O programa OGLE revelou que o OGLE-TR-122 sofre uma queda de brilho de 1,5% a cada 7 dias, 6 horas e 27 minutos, com duração de pouco mais de 3 horas (cerca de 188 min). As medições de FLAMES / UVES, realizadas durante 6 noites em março de 2004, revelam variações de velocidade radial desse período com uma amplitude de cerca de 20 km / s. Esta é a assinatura clara de uma estrela de massa muito baixa, próxima ao limite de queima de hidrogênio, orbitando o OGLE-TR-122. Este companheiro recebeu o nome OGLE-TR-122b.
Como explica François Bouchy, do Observatoire Astronomique Marselha Provence (França): “Combinados com as informações coletadas pelo OGLE, nossos dados espectroscópicos agora permitem determinar a natureza da estrela mais massiva do sistema, que parece ser solar. gostar".
Esta informação pode então ser usada para determinar a massa e o raio do companheiro muito menor OGLE-TR-122b. De fato, a profundidade (diminuição do brilho) do trânsito fornece uma estimativa direta da relação entre os raios das duas estrelas, e a órbita espectroscópica fornece um valor único da massa do companheiro, uma vez que a massa da estrela maior é conhecida .
Os astrônomos descobrem que o OGLE-TR-122b pesa um décimo primeiro da massa do Sol e tem um diâmetro que é apenas um oitavo do solar. Assim, embora a estrela ainda seja 96 vezes maior que Júpiter, é apenas 16% maior que este planeta gigante!
Uma estrela densa
“Imagine que você adicione 95 vezes sua massa a Júpiter e, no entanto, termine com uma estrela que é apenas um pouco maior”, sugere Claudio Melo, do ESO, e membro da equipe de astrônomos que fizeram o estudo. "O objeto apenas encolhe para dar espaço ao assunto adicional, tornando-se cada vez mais denso."
A densidade de uma estrela assim é mais de 50 vezes a densidade do Sol.
"Este resultado mostra a existência de estrelas que se parecem muito com planetas, mesmo de perto", enfatiza Frederic Pont, do Observatório de Genebra (Suíça). "Não é estranho imaginar que, mesmo que recebêssemos imagens de uma futura sonda espacial que se aproximasse de um objeto assim de perto, não seria fácil discernir se é uma estrela ou um planeta?"
Como todas as estrelas, o OGLE-TR-122b produz de fato energia em seu interior por meio de reações nucleares. No entanto, devido à sua baixa massa, essa produção interna de energia é muito pequena, especialmente em comparação com a energia produzida por sua estrela companheira solar.
Não menos impressionante é o fato de que os exoplanetas que estão orbitando muito perto de sua estrela hospedeira, os chamados "Júpiteres Quentes", têm raios que podem ser maiores que a estrela recém-encontrada. O raio do exoplaneta HD209458b, por exemplo, é cerca de 30% maior que o de Júpiter. Portanto, é substancialmente maior que OGLE-TR-122b!
Masqueraders
Essa descoberta também tem implicações profundas na busca contínua por exoplanetas. Essas observações demonstram claramente que alguns objetos estelares podem produzir precisamente os mesmos sinais fotométricos (mudanças de brilho) que transitam por planetas semelhantes a Júpiter [6]. Além disso, o presente estudo mostrou que essas estrelas não são raras.
Estrelas como OGLE-TR-122b são, portanto, mascaradas entre exoplanetas gigantes e é necessário o maior cuidado para diferenciá-los de seus primos planetários. A descoberta de estrelas tão pequenas só pode ser feita com medições espectrais de alta resolução de acompanhamento com os maiores telescópios. Há mais trabalho pela frente para o Very Large Telescope!
Mais Informações
As informações contidas neste boletim de imprensa são baseadas em um artigo de pesquisa que aparecerá em breve como uma carta ao editor no principal periódico de pesquisa “Astronomy & Astrophysics” (“Uma estrela em trânsito do tamanho de um planeta em torno do OGLE-TR-122” de F. Pont et al.). O documento está disponível em formato PDF no site de A&A.
Notas
[1]: Anãs marrons, ou "estrelas fracassadas", são objetos até 75 vezes mais massivos que Júpiter. Eles são pequenos demais para que os principais processos de fusão nuclear tenham se acendido em seu interior.
[2]: O raio de um planeta do tamanho de Júpiter é cerca de 10 vezes menor que o de uma estrela do tipo solar, ou seja, cobre cerca de 1/100 da superfície da estrela e, portanto, bloqueia cerca de 1% da luz estelar durante o trânsito.
[3]: A equipe é formada por Frédéric Pont, Michel Mayor, Didier Queloz e Stéphane Udry do Observatório de Genebra na Suíça, Claudio Melo do ESO-Chile, François Bouchy no Observatório Astronômico de Marselha Provence na França , e Nuno Santos, do Observatório Astronômico de Lisboa, Portugal.
[4]: Isso equivale a medir uma velocidade de 180 km / h. Em comparação, o movimento do Sol induzido por Júpiter é de cerca de 13 m / s ou 47 km / h. Esse movimento é proporcional à massa do planeta e inversamente proporcional à raiz quadrada de sua distância da estrela.
[5]: Para uma estrela normal como o Sol cuja matéria se comporta como um gás perfeito, o tamanho estelar é proporcional à massa. No entanto, para estrelas de baixa massa, os efeitos quânticos se tornam importantes e a matéria estelar se torna "degenerada", resistindo à compressão muito mais do que um gás perfeito. Para objetos com uma massa abaixo de 75 vezes a massa de Júpiter, ou seja, anãs marrons, a matéria é totalmente degenerada e seu tamanho não depende da massa.
[6]: Observe que um objeto em trânsito distante - estrela ou planeta - sempre produzirá um “mergulho” de brilho, por mais brilhante que seja ele próprio. Antes e depois do trânsito, o brilho registrado é igual à soma do brilho da estrela central e do objeto em órbita. Durante o trânsito, o brilho registrado é essa soma menos a luz emitida pela parte da estrela central que é obscurecida.
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
