Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço participa no estudo que descobriu seis novos mundos à deriva num berço de estrelas

Uma equipa internacional, da qual faz parte Koraljka Mužić, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) e da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, utilizou o telescópio James Webb (JWST) para descobrir seis potenciais novos objetos com massa planetária no enxame de estrelas da nuvem molecular NGC 1333, na constelação do Perseu, a mais de 960 anos-luz. Nenhum deles tem menos de cinco vezes a massa de Júpiter, o que sugere que corpos mais leves serão raros ou mesmo inexistentes neste enxame.

A Agência Espacial Europeia publicou a imagem mais nítida de NGC 1333 produzida a partir destas observações com o JWST, realizadas em agosto de 2023. Os resultados científicos são apresentados num artigo já disponível na plataforma arXiv que será publicado na revista The Astronomical Journal, sendo primeiro autor Adam Langeveld, da Universidade de Johns Hopkins e do Instituto Carl Sagan – Universidade de Cornell, nos EUA.

Quantos destes objetos de massa planetária existem livres no espaço interestelar? E como se formam? “As duas perguntas estão ligadas, porque os números destes objetos irão dizer alguma coisa sobre os seus processos de formação”, diz Koraljka Mužić, segunda autora do artigo. “Descobrimos que os objetos de massa planetária são dez por cento da população total de objetos do enxame de estrelas em NGC 1333.”.

Pensa-se que os corpos de massa planetária poderão ter duas origens. Uma delas é formarem-se como as estrelas – pelo colapso gravitacional de matéria em nuvens densas e frias – mas não conseguirem reunir material suficiente para que no seu interior se atinjam as temperaturas necessárias à ignição de fusão nuclear. A outra origem será comum com os planetas: em órbita de uma estrela, mas de onde terão sido depois catapultados pela interação com um planeta maior, ou por uma outra estrela próxima. Um e outro processo poderão gerar duas famílias de objetos de características diferentes.

Os objetos que a equipa descobriu terão sido, na sua maioria, gerados pelo processo que produz as estrelas, e serão os de menor massa formados por essa via.

Esta equipa já estuda o enxame de estrelas em NGC 1333 desde 2009 com outros instrumentos no infravermelho, como o telescópio Subaru, no Havai, do Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ). Mas só agora, com a sensibilidade no infravermelho do telescópio James Webb, é possível encontrar corpos com menos de cinco vezes a massa de Júpiter, se de facto existirem. Para calcular a massa destes objetos, é necessário conhecer primeiro a sua idade e temperatura, porque as três características estão relacionadas. Os cientistas procuram-nos em enxames de estrelas porque aí deverão ter a mesma idade das estrelas do enxame. Em NGC 1333 são muito jovens, no máximo têm três milhões de anos. Já quanto à temperatura, esta é determinada pelas frequências de luz em que a sua superfície emite com maior intensidade.

Pouco se sabe ainda sobre a composição química destes mundos errantes, que poderia, talvez, revelar o seu processo de formação, ao compará-la com a das anãs castanhas e a dos exoplanetas.

Dos seis objetos descobertos, o mais leve possui um disco de material à sua volta. Mužić explica a importância deste achado: “Se tem um disco, então seguramente formou-se como uma estrela, porque um planeta que tenha sido ejetado em princípio não terá um disco. As estrelas jovens, todas passam por uma fase em que têm um disco protoplanetário.”

Adam Langeveld, primeiro autor do estudo, acrescenta: “Também descobrimos um corpo de massa planetária companheiro de uma anã castanha. O par ter-se-á formado do mesmo modo que as estrelas binárias. Esta é uma descoberta rara e que fornece contexto para as teorias sobre a formação de estrelas e planetas.”. Aleks Scholz, da Universidade de St. Andrews, no Reino Unido, coautor do artigo e coordenador destes projetos de observação com o JWST diz-nos ainda: “Estamos a planear uma caracterização mais detalhada da química, discos, pares de objetos e os seus movimentos no enxame” em que o “principal objetivo é encontrar sinais que nos contem algo sobre a sua origem.”.

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) é a instituição de referência na área em Portugal, integrando investigadores da Universidade de Lisboa, Universidade de Coimbra e Universidade do Porto, e englobando a maioria da produção científica nacional na área.

_{Leia esta notícia na integra na página do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA).}