O astrônomo Zenghua Zhang, da Universidade de Nanjing na China, e seus colegas estavam examinando catálogos de estrelas em busca de anãs marrons frias, objetos interestelares que se situam entre planetas e estrelas.
Eles encontraram algo estranho, e raro, na Via Láctea.
Primeiro, eles identificaram o que acreditavam ser uma anã marrom solitária orbitando uma estrela única brilhante. Mas investigações posteriores revelaram que a anã marrom era, na verdade, duas. Após submeter um artigo sobre a descoberta, Zhang disse que eles perceberam que a companheira brilhante também era um par de estrelas.
“Eu gosto de chamar isso de duplo-duplo”, disse o astrofísico Adam Burgasser, que lidera o Laboratório de Estrelas Frias na Universidade da Califórnia, em San Diego, e participou dos trabalhos que levaram ao achado.
Um estudo descrevendo o sistema estelar quádruplo —uma anã marrom ao redor de outra, presa em uma órbita com duas estrelas mais brilhantes— foi publicado em junho deste ano no periódico Monthly Notices of Royal Astronomical Society.
A descoberta ajudará cientistas a desvendar as propriedades das anãs marrons. Esses objetos se formam como estrelas, porém têm massa insuficiente para fundir hidrogênio de forma consistente, um processo que aquece uma estrela e a faz brilhar. Suas atmosferas assemelham-se às de planetas gigantes gasosos, como Júpiter ou Saturno.
No entanto, por serem frias e tênues, elas podem ser difíceis de estudar. Os astrônomos geralmente procuram anãs marrons orbitando estrelas companheiras, que frequentemente queimam com mais brilho e são mais fáceis de medir.
De acordo com Burgasser, esses sistemas binários de anãs marrons e estrelas mais brilhantes frequentemente se formaram a partir do mesmo material, no mesmo lugar e tempo. Medir as estrelas mais brilhantes, então, pode ser útil para estimar as propriedades das anãs marrons mais fracas, como sua idade, temperatura e composição.
Tais sistemas tornam-se referências para compreender anãs marrons solitárias em toda a galáxia, e a formação e evolução das estrelas menos massivas. Encontrar duas anãs marrons ao redor de duas estrelas mais brilhantes ajuda duas vezes mais, segundo Burgasser. “Torna-se uma super referência.”
Para caçar anãs marrons orbitando estrelas companheiras, Zhang e sua equipe vasculharam bancos de dados estelares feitos com dados de duas missões espaciais aposentadas, o Wide-field Infrared Survey Explorer da Nasa e o telescópio Gaia da Agência Espacial Europeia (ESA).
Eles encontraram uma anã marrom e uma companheira estelar mais brilhante a cerca de 82 anos-luz da Terra, em uma órbita mais de 1.600 vezes mais ampla que a distância entre nosso planeta e o Sol. Mas tanto a anã marrom quanto a estrela eram mais brilhantes do que o esperado. Medições de seus espectros, feitas com o telescópio de Pesquisa Astrofísica do Sul no Chile, ajudaram os astrônomos a confirmar que ambas eram, na verdade, pares.
O par mais brilhante consiste em duas anãs vermelhas, o tipo mais comum de estrela na Via Láctea, ambas com cerca de 17% da massa do Sol. Seu brilho combinado é 100 mil vezes mais fraco que a Estrela do Norte em luz visível, segundo Zhang.
As anãs marrons emitem quase nenhuma luz visível. Ambas têm aproximadamente o tamanho de Júpiter, além de metano detectável em sua atmosfera. De acordo com Burgasser, provavelmente existem bilhões de anãs marrons como essa em nossa galáxia, embora apenas cerca de 30 tenham sido encontradas orbitando companheiras mais brilhantes.
Observações futuras, possivelmente com o telescópio James Webb, ajudarão a equipe a obter imagens mais nítidas das duas anãs marrons e determinar com precisão suas massas exatas, que poderão então ser usadas como referência para objetos semelhantes em outras partes da galáxia.
Próximos levantamentos estelares, incluindo aqueles com o telescópio espacial Euclid e o Observatório Vera C. Rubin, permitirão que os astrônomos explorem cada vez mais profundamente em busca de mais anãs marrons tênues por toda a Via Láctea.
Sistemas estelares quádruplos não são incomuns —astrônomos já descobriram arranjos com até sete objetos estelares. O fato de existirem indica que tais sistemas são capazes de sobreviver aos processos envolvidos na formação estelar inicial. Estrelas que se formam muito próximas umas das outras, por outro lado, podem se repelir gravitacionalmente e se dispersar em velocidades extremamente altas pela Via Láctea.
“Esses são os tipos de pistas que estamos vendo, o resultado da formação de múltiplas estrelas”, disse Burgasser. “Mas ainda estamos interessados no que as levou a esse estado em primeiro lugar.”
