Usando o Imageador de infravermelho próximo e espectrógrafo sem fenda (NIRISS) no Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, astrônomos descobriram seis novos membros de massa planetária flutuantes livres da NGC 1333 com massas estimadas entre 5 e 15 vezes a massa de Júpiter. Um desses objetos, com 5 massas de Júpiter (cerca de 1.600 Terras), é um bom candidato a ser o objeto de menor massa conhecido por ter um disco circumplanetário empoeirado.
Com uma massa estimada de 5 massas de Júpiter, NIRISS-NGC1333-5 (também conhecido como NN5) é um bom candidato para ser o objeto de menor massa encontrado em NGC 1333 até agora e o objeto de menor massa com um disco em qualquer região identificada até o momento. Crédito da imagem: Langeveld e outros., dois: 10.3847/1538-3881/ad6f0c.
NGC 1333 é um aglomerado de formação de estrelas localizado a cerca de 1.000 anos-luz de distância, na constelação de Perseu, no norte.
Também conhecido como Ced 16 e LBN 741, o aglomerado foi descoberto pelo astrônomo alemão Eduard Schönfeld em 1855.
Com apenas 1 a 3 milhões de anos, NGC 1333 abriga cerca de metade do número de anãs marrons em comparação com estrelas, uma proporção maior do que a vista antes.
“Estamos investigando os limites do processo de formação de estrelas”, disse o astrofísico Adam Langeveld, 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.”
O Dr. Langeveld e seus colegas realizaram um estudo espectroscópico extremamente profundo de NGC 1333 usando o instrumento NIRISS de Webb.
As observações revelaram 19 anãs marrons conhecidas e 6 objetos planetários livres com massa entre 5 e 10 vezes maior que Júpiter.
Isso significa que eles estão entre os objetos de menor massa já encontrados, resultantes de um processo que geralmente produziria estrelas e anãs marrons, objetos que ficam na fronteira entre estrelas e planetas e 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 estelar jovem, buscando abordar uma questão fundamental na astronomia: quanta luz um objeto pode formar como uma estrela?”, disse o astrofísico Ray Jayawardhana, da Universidade Johns Hopkins.
“Acontece que os menores objetos flutuantes que se formam como estrelas se sobrepõem em massa a exoplanetas gigantes que orbitam estrelas próximas.”
As observações de Webb não revelaram objetos com massa menor que cinco vezes a de Júpiter, apesar de possuírem sensibilidade suficiente para detectar tais corpos.
Essa é uma forte indicação de que quaisquer objetos estelares mais leves que esse limite têm maior probabilidade de se formar da mesma forma que os planetas.
“Nossas observações confirmam que a natureza produz objetos de massa planetária de pelo menos duas maneiras diferentes — da contração de uma nuvem de gás e poeira, da maneira como as estrelas se formam, e em discos de gás e poeira ao redor de estrelas jovens, como Júpiter em nosso próprio Sistema Solar fez”, disse o Dr. Jayawardhana.
O mais intrigante dos objetos de massa planetária, NIRISS-NGC1333-5, também é o mais leve, tendo uma massa estimada de 5 Júpiteres.
“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 o Dr. Langeveld.
“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 Dr. Aleks Scholz, astrofísico da Universidade de St. Andrews.
“Este pode ser o berçário de um sistema planetário em miniatura, em uma escala muito menor que o nosso Sistema Solar.”
Os astrônomos 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 os sistemas estelares binários, a partir de uma nuvem que se fragmentou à medida que se contraiu”, disse o Dr. Jayawardhana.
“A diversidade de sistemas que a natureza produziu é notável e nos impulsiona a refinar nossos modelos de formação de estrelas e planetas.”
O descobertas será publicado no Revista Astronomica.
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Adam B. Langeveld e outros. 2024. Pesquisa espectroscópica profunda do JWST/NIRISS para anãs marrons jovens e planetas flutuantes livres. AJno prelo; doi: 10.3847/1538-3881/ad6f0c
