Crédito de imagem: ESO
Usando o Very Large Telescope do ESO em Paranal e um conjunto de telescópios terrestres e espaciais em um estudo de quatro anos, uma equipe internacional de astrônomos mediu pela primeira vez a massa de uma estrela ultra-legal e sua anã marrom companheira . As duas estrelas formam um sistema binário e orbitam umas às outras em cerca de 10 anos.
A equipe obteve imagens de infravermelho próximo de alta resolução; no chão, eles derrotaram o efeito de embaçamento da atmosfera terrestre por meio de técnicas de óptica adaptativa. Ao determinar com precisão a órbita projetada no céu, os astrônomos conseguiram medir a massa total das estrelas. Dados adicionais e comparação com modelos estelares produzem a massa de cada um dos componentes.
A mais pesada das duas estrelas tem uma massa em torno de 8,5% da massa do Sol e seu companheiro da anã marrom é ainda mais leve, apenas 6% da massa solar. Ambos os objetos são relativamente jovens, com uma idade de 500 a 1.000 milhões de anos.
Essas observações representam um passo decisivo para a calibração ainda ausente de modelos de evolução estelar para estrelas de massa muito baixa.
Estrela do número de telefone
Embora os astrônomos tenham encontrado várias centenas de estrelas de massa muito baixa e anãs marrons, as propriedades fundamentais desses objetos extremos, como massas e temperaturas da superfície, ainda não são bem conhecidas. No zoológico cósmico, essas estrelas ultra-legais representam uma classe de objetos "intermediários" entre planetas gigantes - como Júpiter - e estrelas "normais" menos massivas que o nosso Sol, e entendê-las bem é, portanto, crucial para o campo da astrofísica estelar .
O problema com essas estrelas ultrafrias é que, ao contrário das estrelas normais que queimam hidrogênio em seu núcleo central, não existe uma relação única entre a luminosidade da estrela e sua massa. De fato, a luminosidade e a temperatura da superfície de estrelas anãs ultracongeladas dependem da idade e da massa. Um anão ultra-frio mais velho, um pouco mais maciço, pode ter exatamente a mesma temperatura que um anão mais jovem e menos maciço.
Portanto, é um objetivo básico da astrofísica moderna obter independentemente as massas de uma estrela anã ultra-fria. Em princípio, isso é possível estudando objetos que são membros de um sistema binário.
Isso é precisamente o que uma equipe internacional de astrônomos já fez em um estudo de quatro anos de um sistema estelar binário com uma estrela anã ultra-legal, usando uma infinidade de instalações telescópicas de ponta, incluindo o Very Large Telescope do ESO, bem como Keck Eu e Gemini North, no Havaí, e também o Telescópio Espacial Hubble. Este sistema - com o nome do número de telefone 2MASSW J0746425 + 2000321 - está localizado a uma distância de 40 anos-luz.
Os astrônomos usaram imagens de alta resolução angular para ver as duas estrelas no sistema binário e medir seu movimento por um período de quatro anos. No entanto, isso é mais fácil dizer do que fazer, pois a separação no céu entre as duas estrelas é bem pequena: entre 0,13 e 0,22 arco-seg. Isso corresponde ao tamanho de uma moeda de 1 euro, vista a uma distância de cerca de 25 km.
Essa separação é tão pequena que normalmente não é possível diferenciar as duas estrelas devido ao efeito embaçado da turbulência atmosférica (o "ver"). Portanto, é necessário usar a técnica da óptica adaptativa. Esse método maravilhoso baseia-se na medição da qualidade da imagem em tempo real e no envio de sinais corretivos correspondentes até 100 vezes por segundo para um pequeno espelho deformável, localizado na frente do detector. Como o espelho modifica continuamente sua forma, o efeito perturbador da turbulência é neutralizado. Aplicada no VLT, essa técnica resultou em imagens que são pelo menos dez vezes mais nítidas do que as “vistas” e, portanto, mostram muito mais detalhes nos objetos observados.
No Very Large Telescope, os astrônomos usavam o moderno instrumento NACO de óptica adaptativa. Diz Herv? Bouy, principal autor do artigo que apresenta os resultados descritos aqui: “A NACO oferece a possibilidade de trabalhar no infravermelho e, portanto, é ideal para o estudo de estrelas ultrafrias, que emitem a maior parte de sua luz nessa faixa de comprimento de onda. Com a combinação da alta eficiência da NACO e do VLT e as excelentes condições atmosféricas prevalecentes em Paranal, conseguimos imagens muito nítidas desse sistema estelar binário, quase tão bom quanto se o telescópio estivesse localizado no espaço. ”
Ultra-fresco e com dieta
Durante seu estudo de quatro anos, sete posições relativas diferentes dos dois componentes do sistema binário foram medidas e Herv? Bouy e seus colegas conseguiram determinar com boa precisão as órbitas estelares. Eles descobrem que as duas estrelas giram em torno uma da outra a cada 10 anos e que sua separação física é de apenas 2,5 vezes a distância da Terra ao Sol - como dizem os astrônomos, 2,5 Unidades Astronômicas. Usando as leis de Kepler, é fácil derivar a massa total do sistema. O valor obtido é inferior a 15% da massa do sol.
Os astrônomos usaram os dados fotométricos de cada estrela obtidos em várias bandas de ondas, bem como os espectros obtidos com o Telescópio Espacial Hubble para estudar os dois objetos com mais detalhes. Usando os mais recentes modelos estelares do grupo da École Normale Supérie de Lyon, eles descobriram que as duas estrelas têm aproximadamente a mesma temperatura da superfície, em torno de 1500 ° C (1800 K). Para uma estrela, isso é realmente muito frio - em comparação, a temperatura da superfície do Sol é mais de três vezes maior.
Usando modelos teóricos, a equipe também descobriu que as duas estrelas são bastante jovens (em termos astrofísicos) - sua idade é entre 500 e 1.000 milhões de anos. O mais massivo dos dois possui uma massa entre 7,5 e 9,5% da massa do Sol, enquanto seu companheiro possui uma massa entre 5 e 7% da massa solar.
Objetos com peso inferior a 7% do nosso Sol têm sido chamados de "anãs marrons", "estrelas fracassadas" ou "super planetas". De fato, como eles não têm geração sustentada de energia por reações nucleares térmicas em seu interior, muitas de suas propriedades são mais semelhantes às dos planetas gigantes de gás em nosso próprio sistema solar, como Júpiter, do que a estrelas como o Sol.
O sistema 2MASSW J0746425 + 2000321 é, portanto, aparentemente composto de uma anã marrom que orbita uma estrela anã ultra-fria um pouco mais massiva. É uma verdadeira “pedra de Rosetta” no novo campo da astrofísica estelar de baixa massa e mais estudos certamente fornecerão informações mais valiosas sobre esses objetos na zona de transição entre estrelas e planetas.
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
