Astrônomos descobrem um mundo alienígena gigante com dois sóis e uma tempestade de areia

Impressão artística de VVHS 1256 b, com sua atmosfera turbulenta e dois sóis. (Créditos: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted/STScI)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Um mundo alienígena a apenas 70 anos-luz da Terra é um dos mais estranhos que já encontramos.

Ele tem 20 massas de Júpiter, tem temperaturas que podem derreter rapidamente o alumínio e tem uma órbita de 10.000 anos em torno não de uma, mas de duas estrelas. E, não ​​menos interessante: é devastado por uma constante e turbulenta tempestade de areia.

Os astrônomos usaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST, na sigla em inglês) para obter as observações de maior fidelidade até agora do objeto de massa planetária, revelando nuvens turbulentas de grãos de silicato circulando na atmosfera do mundo chamado VHS 1256 b.

A descoberta, publicada no ano passado no servidor de pré-publicação arXiv, passou pelo processo de revisão por pares e deve aparecer no The Astrophysical Journal Letters.

Além disso, a equipe identificou muitos dos componentes da atmosfera do VHS 1256 b. Isso inclui detecções inequívocas de metano, monóxido de carbono e água, com evidências adicionais de dióxido de carbono.

“Nenhum outro telescópio identificou tantas características ao mesmo tempo para um único alvo”, disse o astrofísico Paul Mollière, do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha. “Estamos vendo muitas moléculas em um único espectro do JWST que detalham os sistemas dinâmicos de nuvens e clima do planeta”.

VHS 1256 b é um enigma. Sua massa vai além da fronteira entre planetas gigantes e anãs marrons, “estrelas fracassadas” que não são massivas o suficiente para fundir o hidrogênio, mas podem fundir o isótopo de hidrogênio mais pesado deutério em seus núcleos, que tem temperatura e pressão de fusão mais baixas que o hidrogênio.

Pensa-se que os dois tipos de objetos se formam de maneira bem diferente. As anãs marrons geralmente se formam como estrelas, colapsando de um aglomerado denso de material em uma nuvem de gás e poeira e, em seguida, sugando mais material para crescer. A fusão do deutério é uma etapa intermediária à medida que a estrela cresce, mas algumas estrelas – as anãs marrons – param de crescer nesse ponto e permanecem como estão.

Por outro lado, acredita-se que os planetas se formem de baixo para cima, a partir do material que sobrou após a formação de uma estrela, agrupando-se para se transformar em um planeta. Acredita-se que esse material esteja geralmente bem próximo da estrela. A ampla separação orbital de VHS 1256 b de seus dois sóis sugere que ele se formou pelo colapso de nuvens, mas isso por si só não é conclusivo.

Teoricamente, os planetas também podem se formar a partir do modelo de colapso da nuvem; a massa mínima estimada para um objeto de colapso de nuvem é um Júpiter. A linha divisória entre um planeta e uma anã marrom é, portanto, o limite de massa de combustão do deutério, o que significa que a natureza precisa do VHS 1256 b é desconhecida.

Mas é essa grande distância que permitiu observações tão espetaculares.

“VHS 1256 b está cerca de quatro vezes mais longe de suas estrelas do que Plutão está do nosso Sol, o que o torna um grande alvo para Webb”, disse a astrônoma Brittany Miles, da Universidade do Arizona, EUA, que liderou a equipe de pesquisa internacional. “Isso significa que a luz do planeta não está misturada com a luz de suas estrelas”.

O alcance de observação do JWST é o infravermelho e o infravermelho próximo, em um espectro que inclui a radiação térmica. E VHS 1256 b é muito jovem, com apenas 150 milhões de anos, e ainda bastante quente devido ao processo de formação. Sua atmosfera, onde se encontram as nuvens de areia, chega a 830 graus Celsius.

Esse calor, junto com sua baixa gravidade, é o que torna seus céus tão turbulentos. Os cientistas analisaram a luz detectada pelo JWST, estudando o espectro em detalhes minuciosos para identificar as características produzidas por vários elementos que absorvem comprimentos de onda específicos.

Foi assim que eles identificaram os vários gases que encontraram na atmosfera do objeto – e as nuvens de areia que estão em constante mudança, provavelmente compostas de enstatita, forsterita ou quartzo.

Os dados eram tão detalhados que os pesquisadores também conseguiram identificar diferentes tamanhos de grãos, desde grãos mais finos, como partículas de gás, até grãos maiores, como areia. Esses grãos maiores, hipotetizaram os pesquisadores, são muito pesados ​​para permanecer na atmosfera superior e chover de volta para o interior, à medida que as partículas menores sobem.

Isso produz uma variação dramática no brilho do mundo ao longo de seu dia de 22 horas, sugerindo que as nuvens de silicato podem ser um mecanismo comum para fazer tais variações em anãs marrons. A equipe acredita que as observações podem ser facilmente replicadas para outras anãs marrons, o que pode nos ajudar a aprender mais sobre esses estranhos objetos.

E o VHS 1256 b nos forneceu muita coisa.

“Nós isolamos silicatos, mas entender melhor quais tamanhos e formas de grãos correspondem a tipos específicos de nuvens vai exigir muito trabalho adicional”, disse a astrofísica Elisabeth Matthew, do Instituto Max Planck de Astronomia.

“Este não é o fim das investigações neste planeta – é apenas o começo de um esforço de modelagem em larga escala para entender os dados complexos do JWST”.

A pesquisa foi publicada no The Astrophysical Journal Letters.