Astrónomos medem a velocidade do vento numa anã castanha

Pela primeira vez, os cientistas mediram diretamente a velocidade do vento numa anã castanha, um objeto maior que Júpiter (o maior planeta do nosso Sistema Solar) mas não suficientemente massivo para se tornar uma estrela.

Para chegar à descoberta, usaram um novo método que também pode ser aplicado à aprendizagem de atmosferas de planetas dominados por gás para lá do nosso Sistema Solar. Descrito num artigo publicado na revista científica Science, o trabalho combina observações de um grupo de radiotelescópios com dados do observatório infravermelho recém-aposentado da NASA, o Telescópio Espacial Spitzer, gerido pelo JPL da agência espacial no sul da Califórnia.

Oficialmente designado 2MASS J10475385+2124234, o alvo do novo estudo foi uma anã castanha localizada a 32 anos-luz da Terra – logo “aqui ao lado”, em termos cósmicos.

Os investigadores detetaram ventos que se moviam em torno do astro a 2293 km/h. Em comparação, a atmosfera de Neptuno tem os ventos mais rápidos do Sistema Solar, que atingem mais de 2000 km/h.

A medição da velocidade do vento cá na Terra significa cronometrar o movimento da nossa atmosfera gasosa em relação à superfície sólida do planeta. Mas as anãs castanhas são compostas quase inteiramente de gás, de modo que “vento” refere-se a algo ligeiramente diferente. As camadas superiores de uma anã castanha são onde partes do gás se pode mover independentemente.

A uma certa profundidade, a pressão torna-se tão intensa que o gás se comporta como uma única bola sólida que é considerada o interior do objeto. À medida que o interior gira, empurra as camadas superiores – a atmosfera -, fazendo com que estejam quase em sincronia.

No seu estudo, os investigadores mediram a ligeira diferença de velocidades da anã castanha em relação ao seu interior. Com uma temperatura atmosférica de mais de 600º C, esta anã castanha em particular irradia uma quantidade substancial de luz infravermelha. Juntamente com a sua proximidade à Terra, esta característica tornou possível que o Spitzer detetasse propriedades na atmosfera da anã castanha enquanto gira para dentro e para fora da nossa visão. A equipa usou estas características para registar a velocidade de rotação atmosférica.

Para determinar a velocidade do interior, focaram-se no campo magnético da anã castanha. Descobriu-se há relativamente pouco tempo que os interiores das anãs castanhas geram fortes campos magnéticos. À medida que a anã castanha gira, o campo magnético acelera partículas carregadas que, por sua vez, produzem ondas de rádio, que os investigadores detetaram com os radiotelescópios do VLA (Karl G. Jansky Very Large Array) no estado norte-americano de Novo México.

Atmosferas Planetárias

O novo estudo é o primeiro a demonstrar este método comparativo para medir a velocidade do vento numa anã castanha. Para medir a sua precisão, o grupo testou a técnica usando observações de rádio e no infravermelho de Júpiter, que também é composto principalmente por gás e que tem uma estrutura física semelhante à de uma pequena anã castanha.

A equipa comparou as rotações da atmosfera e do interior de Júpiter usando dados idênticos aos que conseguiram recolher para a anã castanha muito mais distante. Confirmaram então o seu cálculo para a velocidade do vento de Júpiter usando dados mais detalhados obtidos por sondas que estudaram Júpiter de perto, demonstrando assim que a sua abordagem à anã castanha funcionou.

Os cientistas já usaram o Spitzer para inferir a presença de ventos em exoplanetas e anãs castanhas com base em variações no brilho das suas atmosferas no infravermelho. E dados do HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) – um instrumento acoplado ao telescópio La Silla do ESO no Chile – foram usados para fazer uma medição direta da velocidade do vento num planeta distante.

Mas o novo artigo representa a primeira vez que os cientistas compararam diretamente a velocidade atmosférica com a velocidade do interior de uma anã castanha. Segundo os autores, o método empregado pode ser aplicado a outras anãs castanhas ou a planetas grandes, caso as condições sejam adequadas.

“Nós pensamos que esta técnica pode ser realmente valiosa para fornecer informações sobre a dinâmica das atmosferas dos exoplanetas,” disse a autora principal Katelyn Allers, professora associada de física e astronomia na Universidade Bucknell, em Lewisburg, Pensilvânia,.”O que é realmente emocionante é ser capaz de aprender que a química, a dinâmica atmosférica e o ambiente em torno de um objeto estão interligados, e a perspetiva de obter uma visão realmente abrangente destes mundos.”