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O telescópio espacial SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) da NASA está lançando luz sobre as anãs marrons, objetos celestes que borram a linha entre estrelas e exoplanetas. Novas descobertas publicadas no The Astrophysical Journal mostram que esses mundos escuros e nublados têm atmosferas quimicamente ricas, não muito diferentes dos planetas gigantes em nosso próprio sistema solar.
Descobertas pela primeira vez nos anos 1990, as anãs marrons se formam a partir do colapso de nuvens de gás, assim como as estrelas, mas não têm massa suficiente para sustentar a fusão de hidrogênio em seus núcleos. Essas bolas de gás morno que brilham fracamente também compartilham características com Júpiter e Saturno. Em contraste com a maioria dos planetas, no entanto, as anãs marrons flutuam na escuridão, sem serem governadas por uma estrela hospedeira e aquecidas inteiramente a partir de dentro.
"Elas são meio góticas", disse Zafar Rustamkulov, autor principal do novo estudo e cientista no IPAC, o centro de ciência e dados do Caltech em Pasadena, Califórnia. "Diferentemente dos exoplanetas, as anãs marrons que flutuam livremente são objetos celestes completamente independentes que desaparecerão na eternidade sozinhos. Ainda estamos aprendendo o quão complexas elas são."
Apenas algumas dezenas dessas "vagantes escuras" foram estudadas em detalhes com telescópios espaciais. Os astrônomos querem observar mais delas em seu estado natural porque grande parte do nosso entendimento sobre sua composição, tempestividade e evolução vem de modelos teóricos.
Entra em cena o SPHEREx da NASA, um telescópio espacial infravermelho lançado em março de 2025 e gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato (Jet Propulsion Laboratory) da agência no sul da Califórnia.
Os autores do estudo analisaram observações do SPHEREx de 37 anãs marrons próximas, abrangendo toda a faixa de temperatura das anãs marrons, de cerca de 4,000 a menos 10 graus Fahrenheit (2,200 a menos 20 graus Celsius). O telescópio mede seu brilho em 102 cores diferentes, desde o vermelho mais profundo que nossos olhos conseguem ver, até o calor invisível da luz infravermelha, criando um espectro. Esses espectros revelaram aos autores do estudo atmosferas quimicamente ricas, abrigando água, dióxido de carbono, monóxido de carbono e metano.
"Estamos vendo as assinaturas dessas moléculas e como elas mudam de objeto para objeto ao longo de todo o regime de temperatura", disse o coautor do estudo J. Davy Kirkpatrick, cientista do IPAC do Caltech. "Nosso artigo se concentrou em apenas três dezenas, mas temos milhares a mais que estamos no processo de analisar. Eu realmente quero ver quais limites o universo impõe à variedade de anãs marrons."
"Em órbita, o SPHEREx vê comprimentos de onda de luz que são basicamente impossíveis de ver com telescópios no solo, porque a água na atmosfera da Terra os absorve", disse Rustamkulov. "Estamos captando luz das nuvens vermelhas e profundas de anãs marrons em todo o céu."
Ponto ideal
Detectar anãs marrons é uma espécie de projeto paralelo para o SPHEREx. O telescópio espacial tira cerca de 3,600 imagens únicas por dia para costurar em mapas do céu inteiro. Saber onde centenas de milhões de galáxias estão distribuídas pelo cosmos ajudará os cientistas a reconstruir o que aconteceu no primeiro bilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo após o big bang. Enquanto varre o céu, o telescópio também está em busca dos ingredientes químicos da vida e encontrando gelo interestelar que um dia poderá semear oceanos em mundos distantes.
Por anos, anãs marrons foram avistadas por outros observatórios, incluindo o Telescópio Espacial James Webb da NASA e o aposentado Telescópio Espacial Spitzer. Mas graças à sua cobertura espectral, o SPHEREx agora está fotografando milhares delas pela primeira vez em uma região frutífera do espectro eletromagnético que abrange comprimentos de onda de luz vermelha profunda e infravermelha.
Nesses comprimentos de onda, as moléculas esculpem padrões de absorção distintos na luz que brilha em direção ao espaço. Os padrões mudam à medida que as anãs marrons envelhecem e esfriam. Algumas das anãs marrons observadas pelo SPHEREx estão em um estágio dinâmico de vida, quando suas nuvens exóticas se dissipam, dando lugar a atmosferas ricas em metano.
"Os modelos de última geração estão capturando a tendência química geral, mas quando se trata dessas transições nebulosas, os modelos têm dificuldade em corresponder aos dados", disse Rustamkulov. "Não há duas anãs marrons iguais. Mesmo na mesma temperatura, seus espectros parecem bastante distintos."
"As descobertas são um chamado à ação para explorar ainda mais esses mundos escuros", disse Kirkpatrick. "Essa jornada transformou muitos de nós em meteorologistas acidentais. Sabemos o quão difícil é prever o clima em nosso próprio planeta, e percebemos que será igualmente desafiador explicar os fenômenos que vemos nesses objetos bizarros e frios."
Mais sobre o SPHEREx
A missão é gerenciada pelo JPL para a Divisão de Astrofísica da NASA, dentro da Diretoria de Missões Científicas em Washington. O telescópio e o barramento da espaçonave foram construídos pela BAE Systems. A análise científica dos dados do SPHEREx está sendo conduzida por uma equipe de cientistas de 13 instituições nos Estados Unidos, na Coreia do Sul e em Taiwan, liderada por Jamie Bock, investigador principal, que está baseado no Caltech com um cargo conjunto no JPL, e por Olivier Doré, do JPL, o cientista do projeto. Os dados são processados e arquivados no IPAC, no Caltech, em Pasadena. O Caltech gerencia o JPL para a NASA. O conjunto de dados do SPHEREx está disponível gratuitamente para cientistas e o público.
Para mais informações sobre a missão SPHEREx, visite:
https://science.nasa.gov/mission/spherex/
Contato para a Imprensa
Calla Cofield Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif. 626-808-2469 [email protected]
Escrito por Sally Younger
Fonte original: nasa.gov
