Anãs marrons mais rápidas já detectadas podem estar perto da autodestruição

Por Daniele Cavalcante | 10 de Abril de 2021 às 13h00
NASA/JPL-Caltech

Uma equipe de cientistas mediu a velocidade de três anãs marrons, objetos considerados “estrelas fracassadas”, e encontrou números um tanto surpreendentes. Na teoria, uma anã marrom pode girar em torno do próprio eixo a uma velocidade um pouco superior a 320 mil km/h, mas provavelmente em taxas mais elevadas ela pode acabar se destruindo. O novo estudo pode ter encontrado objetos que beiram o limite permitido pela física.

Anãs marrons são corpos cuja massa ultrapassa o limite para ser considerado um planeta, mas ficam abaixo da massa necessária para iniciar uma fusão nuclear, ou seja, para se tornarem estrelas. Por isso, ficam em um “limbo”, um ponto intermediário entre planetas e estrelas. Para medir a velocidade das anãs marrons T7, L3.5, e L8 em seu novo trabalho, publicado no Astronomical Journal, a equipe usou dados do Telescópio Espacial Spitzer da NASA, e encontrou as três anãs marrons mais rápidas já detectadas até o momento.

Comparativo de tamanho e massa entre uma das anãs marrons do estudo e os planetas gigantes Júpiter e Saturno. A imagem também mostra o formato ligeiramente ovalado dos três objetos devido às forças centrípetas (Imagem: Reprodução/NASA/JPL-Caltech)

De acordo com o estudo, cada uma delas completa uma volta em torno de seu próprio eixo uma vez por hora, aproximadamente. Esse movimento de rotação é o mesmo que determina as horas do dia aqui na Terra, então é como se naqueles três mundos um dia durasse apenas uma hora. Até então, as anãs marrons mais rápidas conhecidas pelos astrônomos giram cerca de uma vez a cada 1,4 hora. Com base em seus tamanhos, os pesquisadores calculam que a maior das três anãs marrons gira a mais de 100 km/s ou cerca de 360 mil km/h.

É possível que ela esteja nos limites permitidos pelas leis da física, porque, em teoria, um objeto com essa quantidade de massa — entre 40 e 70 vezes a massa de Júpiter — começaria a ser dilacerado pelas forças centrípetas caso ultrapassem a velocidade atual. Os cientistas fizeram os mesmos cálculos para determinar a velocidade de outras 80 anãs marrons, e elas apresentam taxas que variam de menos de duas horas a dezenas de horas para completar uma volta. Entretanto, nunca foi testemunhado um evento no qual uma anã marrom ultrapassa o limite permitido e acaba dilacerada.

Ainda é cedo para dizer se isso acontecerá com as T7, L3.5, e L8. É que conforme os objetos cósmicos esfriam após serem formados, eles contraem e eles giram ainda mais rápido, mas há outras forças em jogo para equilibrar as coisas. Por exemplo, a própria estrela ao redor da qual as anãs marrons giram pode funcionar como um “freio” gravitacional, impedindo assim o constante aumento de velocidade. Outros planetas no sistema também podem desempenhar o mesmo papel, salvando a “vida” das anãs marrons.

Comparativo entre planetas do Sistema Solar, anãs marrons, e estrelas (Imagem: Reprodução/NASA/JPL-Caltech)

Apesar de todas essas intrincadas relações gravitacionais que podem desacelerar os objetos, as velocidades das anãs T7, L3.5, and L8 surpreendeu os astrônomos, pois se esperava que a taxa delas fosse mais diferentes entre si. Normalmente, as anãs marrons apresentam taxas bem distintas uma das outras, mas esse trio apresenta velocidades bem parecidas. Os pesquisadores não atribuem isso a uma coincidência, nem ao fato de que elas se formaram juntas, tampouco por estarem no mesmo estágio de desenvolvimento. O motivo é que a T7, L3.5, e L8 são fisicamente diferentes entre si: uma delas é quente, outra fria e a terceira é intermediária — isso revela suas diferenças de idade, pois anãs marrons esfriam à medida que envelhecem.

Independente do que esteja acontecendo com este trio, os pesquisadores disseram que “seria espetacular encontrar uma anã marrom girando tão rápido que esteja jogando sua atmosfera no espaço”. Para Megan Tannock, principal autora do estudo, o fato de que esse fenômeno ainda não tenha sido encontrado significa que “algo está retardando as anãs marrons antes de chegarem a esse extremo ou elas não podem ficar tão rápidas, na verdade”. O resultado do trabalho de Tannock e sua equipe, no entanto, sustenta “algum tipo de limite na taxa de rotação, mas ainda não temos certeza do motivo”, disse a cientista.

Uma das principais dificuldades em entender as anãs marrons é a possível composição de seus interiores, onde há presença de hidrogênio sob pressões enormes, como se fosse uma panela de pressão prestes a explodir. Acontece que, em vez da explosão, o hidrogênio nessas condições começa a se comportar como um metal, tornando-se semelhante a um condutor de cobre, o que talvez mude a forma como o calor é conduzido pelo interior das anãs marrons e a distribuição de massa.

Os cientistas ainda não sabem como o gás sob esse tipo de pressão se comporta exatamente, porque é algo difícil de reproduzir mesmo em laboratórios específicos para simular condições extremas. Por isso, talvez haja condições no próprio interior das anãs marrons que afetem em suas velocidades de rotação, ou quem sabe algum outro agente externo misterioso esteja em jogo. Por enquanto, os astrônomos ficarão sem saber porque esses objetos ainda não atingiram a velocidade crítica que os levariam à autodestruição, mas eles esperam que trabalhos futuros possam trazer algumas respostas.

Fonte: NASA

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