O Telescópio Espacial James Webb descobriu seis mundos errantes, incluindo o mais leve já encontrado com um disco empoeirado, em uma pesquisa detalhada da nebulosa NGC 1333.
Estas descobertas desafiam as teorias tradicionais sobre a formação de estrelas e planetas, revelando que objetos apenas maiores que Júpiter podem se formar de forma semelhante às estrelas. Os dados também indicam que esses corpos celestes, geralmente gigantes gasosos com muitas vezes a massa de Júpiter, confundem classificações tradicionais e poderiam potencialmente abrigar seus próprios mini sistemas planetários.
Descoberta de Rogue Worlds
Seis prováveis mundos desonestos, incluindo o mais leve já identificado com um disco empoeirado ao redor, foram avistados pelo Telescópio Espacial James Webb. Mundos desonestos são objetos com massas semelhantes às de planetas, mas livres da gravidade de qualquer estrela.
Os objetos elusivos oferecem novas evidências de que os mesmos processos cósmicos que dão origem às estrelas também podem desempenhar um papel comum na criação de objetos apenas um pouco maiores que Júpiter.
“Estamos sondando os próprios limites do processo de formação de estrelas”, disse o autor principal Adam Langeveld, astrofísico da Universidade Johns Hopkins. “Se você tem um objeto que parece um jovem Júpiter, é possível que ele tenha se tornado uma estrela sob as condições certas? Este é um contexto importante para entender a formação de estrelas e planetas.”
Observações da Nebulosa NGC1333
As descobertas vêm da pesquisa mais profunda de Webb sobre a jovem nebulosa NGC 1333, um aglomerado de formação de estrelas a cerca de mil anos-luz de distância na constelação de Perseu. Uma nova imagem da pesquisa divulgada hoje pelo Agência Espacial Europeia (ESA) mostra NGC 1333 brilhando com exibições dramáticas de poeira interestelar e nuvens. Um artigo detalhando as descobertas da pesquisa foi aceito para publicação em O Jornal Astronômico.
Os dados de Webb sugerem que os mundos descobertos são gigantes gasosos 5-10 vezes mais massivos que Júpiter. Isso significa que eles estão entre os objetos de menor massa já encontrados que cresceram de um processo que geralmente produziria estrelas e anãs marrons, objetos que se estendem entre as estrelas e os planetas que nunca iniciam a fusão de hidrogênio e desaparecem com o tempo.
“Usamos a sensibilidade sem precedentes do Webb em comprimentos de onda infravermelhos para procurar os membros mais fracos de um aglomerado de estrelas jovens, buscando abordar uma questão fundamental na astronomia: quanta luz um objeto pode formar como uma estrela?” disse o reitor da Johns Hopkins, Ray Jayawardhana, astrofísico e autor sênior do estudo. “Acontece que os menores objetos flutuantes livres que se formam como estrelas se sobrepõem em massa com exoplanetas gigantes circulando estrelas próximas.”
Implicações para Mini Sistemas Planetários
As observações do telescópio não revelaram objetos menores que cinco massas de Júpiter, apesar de possuir sensibilidade suficiente para detectar tais corpos. Essa é uma forte indicação de que quaisquer objetos estelares mais leves que esse limite têm mais probabilidade de se formar da maneira que os planetas se formam, concluíram os autores.
“Nossas observações confirmam que a natureza produz objetos de massa planetária de pelo menos duas maneiras diferentes: pela contração de uma nuvem de gás e poeira, da mesma forma que as estrelas se formam, e em discos de gás e poeira ao redor de estrelas jovens, como Júpiter fez em nosso próprio sistema solar”, disse Jayawardhana.
Potencial para sistemas planetários em miniatura
O mais intrigante dos objetos sem estrelas é também o mais leve, tendo uma massa estimada de cinco Júpiteres (cerca de 1.600 Terras). A presença de um disco empoeirado significa que o objeto quase certamente se formou como uma estrela, já que a poeira espacial geralmente gira em torno de um objeto central nos estágios iniciais da formação estelar, disse Langeveld, pesquisador de pós-doutorado no grupo de Jayawardhana.
Os discos também são um pré-requisito para a formação de planetas, sugerindo que as observações também podem ter implicações importantes para potenciais “mini” planetas.
“Esses pequenos objetos com massas comparáveis a planetas gigantes podem ser capazes de formar seus próprios planetas”, disse o coautor Aleks Scholz, astrofísico da Universidade de St. Andrews. “Isso pode ser um berçário de um sistema planetário em miniatura, em uma escala muito menor do que o nosso sistema solar.”
Pesquisa sobre anãs marrons e sistemas binários
Usando o instrumento NIRISS em Webb, os astrônomos mediram o perfil de luz infravermelha (ou espectro) de cada objeto na porção observada do aglomerado estelar e reanalisaram 19 anãs marrons conhecidas. Eles também descobriram uma nova anã marrom com uma companheira de massa planetária, uma descoberta rara que desafia as teorias de como os sistemas binários se formam.
“É provável que tal par tenha se formado da mesma forma que sistemas estelares binários, a partir de uma nuvem que se fragmentou enquanto se contraía”, disse Jayawardhana. “A diversidade de sistemas que a natureza produziu é notável e nos leva a refinar nossos modelos de formação de estrelas e planetas.”
Significado dos corpos celestes flutuantes livres
Mundos desonestos podem se originar de nuvens moleculares em colapso que não têm massa para a fusão nuclear que alimenta as estrelas. Eles também podem se formar quando gás e poeira em discos ao redor das estrelas se fundem em orbes semelhantes a planetas que são eventualmente ejetados de seus sistemas estelares, provavelmente por causa de interações gravitacionais com outros corpos.
Esses objetos flutuantes livres confundem as classificações de corpos celestes porque suas massas se sobrepõem às dos gigantes gasosos e anãs marrons. Embora tais objetos sejam considerados raros no Via Láctea galáxia, os novos dados do Webb mostram que eles representam cerca de 10% dos corpos celestes no aglomerado estelar alvo.
Nos próximos meses, a equipe estudará mais as atmosferas dos objetos tênues e os comparará a anãs marrons mais pesadas e planetas gigantes gasosos. Eles também ganharam tempo no telescópio Webb para estudar objetos semelhantes com discos empoeirados para explorar a possibilidade de formar mini sistemas planetários semelhantes aos de Júpiter e Saturnoinúmeras luas.
Referência: “The JWST/NIRISS Deep Spectroscopic Survey for Young Brown Dwarfs and Free-Floating Planets” 27 de agosto de 2024, O Jornal Astronômico.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad6f0c
Outros autores são Koraljka Mužić e Daniel Capela da Universidade de Lisboa; Loïc Albert, René Doyon e David Lafrèniere da Université de Montréal; Laura Flagg da Johns Hopkins; Matthew de Furio da Universidade do Texas em Austin; Doug Johnstone do Centro de Pesquisa em Astronomia e Astrofísica Herzberg; e Michael Meyer da Universidade de Michigan, Ann Arbor.
O Levantamento Espectroscópico Profundo para Anãs Marrons Jovens e Planetas Flutuantes Livres utilizou o instrumento Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) no Telescópio Espacial James Webb, uma colaboração entre NASAa Agência Espacial Europeia e a Agência Espacial Canadense.
Os autores reconhecem o apoio do UKRI Science and Technology Facilities Council, da Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), da US National Science Foundation e do National Research Council of Canada.
