Explorando o Limite entre uma Estrela e uma Anã Marrom

Uma estrela chamada TOI-2155 está localizada a cerca de 1.350 anos-luz da Terra. Ela é um pouco maior, mais massiva e mais quente que o Sol, e não é particularmente interessante ou incomum em si mesma.

Mas orbitando TOI-2155 existe algo realmente muito interessante: um objeto muito menor chamado TOI-2155b, que conhecemos apenas observando as minúsculas mudanças na luz da estrela hospedeira quando o ele passa em sua frente.

O que é TOI-2155b? Uma miniestrela? Um planeta gigante? Ou algo entre os dois como uma anã marrom?

Por que as estrelas falham

As estrelas começam como enormes aglomerados de gás no espaço — mas qual o tamanho e a massa que um aglomerado de gás precisa ter para se tornar uma estrela? Parece uma pergunta simples, mas os astrônomos debatem a resposta há décadas.

A teoria padrão sugere que a diferença entre planetas, anãs marrons e estrelas se resume à massa — mas não é tão simples assim. Crédito: NASA/JPL-Caltech

A pressão gravitacional dentro de uma estrela precisa ser grande o suficiente para fundir átomos de hidrogênio em átomos de hélio, e para fazer isso de forma consistente por um longo período. É isso que cria o intenso fluxo de calor e luz que é a assinatura de uma estrela.

Se um objeto não for grande o suficiente para gerar tanta pressão — ou se a fusão não se iniciar corretamente por algum outro motivo — o gás se torna uma espécie de "estrela falhada" conhecida como anã marrom. Esses objetos são quentes no início de sua vida, mas sem a fusão sustentada do hidrogênio, eles esfriam gradualmente, emitindo um brilho infravermelho fraco.

Para entender melhor por que alguns objetos se transformam em estrelas e outras em anãs marrons, os astrofísicos procuram objetos na zona intermediária — as anãs marrons mais massivas e as estrelas mais leves.

É aí que entra o TOI-2155b. Com uma massa cerca de 80,6 vezes maior que a de Júpiter, ele se situa exatamente no limite teórico.

Onde terminam as estrelas e onde começam as anãs marrons?

Utilizando observações do Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito (TESS) da NASA, juntamente com telescópios terrestres ao redor do mundo, determinou-se com precisão o tamanho e a massa de TOI-2155b. Embora tenha quase o mesmo tamanho de Júpiter, sua massa é cerca de 80 vezes maior.

Você poderia esperar que houvesse uma massa precisa na qual um objeto se transformasse repentinamente em uma estrela. Mas, como acontece com frequência, na vida real não existe uma linha divisória tão definida.

Tradicionalmente, os astrônomos situavam o limite em torno de 75 a 80 vezes a massa de Júpiter. Mas modelos teóricos modernos mostram que a transição depende de fatores além da massa.

A idade de um objeto, sua composição química e até mesmo suas propriedades atmosféricas influenciam sua capacidade de manter a fusão do hidrogênio. É por isso que os astrônomos ainda discordam sobre onde exatamente deve ser traçada a fronteira de massa entre anãs marrons e estrelas.

Um objeto notavelmente raro

TOI-2155b pode ser uma das anãs marrons mais massivas já descobertas — ou uma das estrelas mais leves. Existem muito poucos objetos conhecidos nessa zona de transição, e TOI-2155b nos ajudará a entender melhor esse limite.

No entanto, um único objeto não consegue determinar a localização exata dessa fronteira. Somente depois de descobrirmos e estudarmos com precisão mais objetos nessa região de transição poderemos refinar nossos modelos para entender as condições que permitem que uma estrela se acenda e queime por bilhões de anos.

Fonte: PHYS.ORG