sofreu alterações incomuns na luminosidade durante os últimos anos. NASA / JPL-Caltech
A ciência da caça ao planeta decolou verdadeiramente no século XXI, com o método de trânsito a liderar o caminho. Quando um planeta passa diante de sua estrela mãe, em relação à nossa linha de visão, parte da luz da estrela desaparecerá por um curto período de tempo. Esses trânsitos são um método prolífico para caçadores de exoplanetas procurarem mundos ao redor de outras estrelas. A partir de hoje, conhecemos milhares de estrelas com mundos ao seu redor, e a maioria delas foram descobertas pelo trânsito.
Quando você projeta uma missão otimizada para procurar por planetas, você espera que a técnica vá desvendar algumas curiosidades. Mas nada preparou os astrônomos para o estranho que é a estrela de Tabby, cujo fluxo se reduz em uma quantidade tremenda, sem nenhum sinal que se repita regularmente. Após anos de especulação envolvendo cenários que vão desde tempestades de cometas a mega-estruturas alienígenas, os cientistas finalmente resolveram o mistério. A poeira, de uma forma totalmente nova, parece ser o culpado.
da estrela de Tabby: KIC 8462852. Eles não mostram nenhuma evidência de muitas das explicações naturais para os mergulhos de fluxo observados. Infravermelho: IPAC/NASA (2MASS), à esquerda; Ultravioleta: STScI (GALEX), à direita
A missão Kepler da NASA alterou o jogo, levantando mais de 100.000 estrelas por um período de muitos anos. Das centenas de milhares de estrelas que a nave espacial Kepler da NASA observou, uma se destaca como a mais incomum. KIC 8462852 – conhecida coloquialmente como a estrela de Tabby/Boyajian (depois do descobridor do seu interessante comportamento, Tabetha Boyajian) ou a WTF? (onde está a estrela de fluxo?) – tem uma combinação de propriedades que a tornam inteiramente única. Tudo de uma só vez:
- proíbe grandes quedas no seu fluxo, em até 22% (enquanto a maioria dos planetas causam <1% de quedas),
- desvanece-se lentamente ao longo de décadas com eventos ocasionais de brilho (que nenhuma outra estrela semelhante é conhecida por fazer),
- onde o brilho geral flutua em torno dos mergulhos (em vez do suave decrescimento e aumento visto nos planetas),
- mas sem emissão de infravermelhos (que todas as outras estrelas com grandes mergulhos de fluxo possuem).
Criou-se assim um enorme puzzle.
imaginado, mas o gerador de imagens de infravermelhos de última geração concebido para imagens de discos exoplanetas é o SPHERE, que obtém rotineiramente resoluções de ~10″, ou menos de 0,003 graus por pixel. O KIC 8462852 não possui estas propriedades ou esta emissão de infravermelhos. SHINE (SpHere INfrared survey for Exoplanets) collaboration / Arthur Vigan
Não poderia ser planetas, pois nenhum planeta é grande o suficiente para bloquear tanta luz de sua estrela. Mesmo se você imaginar um planeta com um enorme sistema de anéis, como um super Saturno, esses mergulhos de fluxo seriam periódicos e exibiriam um padrão suave com um platô. Isto contradiz os dados disponíveis.
circundando o jovem planeta gigante ou anão castanho J1407b. Mundos com sistemas de anéis extraordinários poderiam produzir grandes mergulhos de fluxo, mas esses mergulhos seriam periódicos e conteriam um componente semelhante ao planeta, que não é observado. Ron Miller
Esta poderia ter sido uma estrela muito jovem, com planetasimais, um disco proto-planetário, e um ambiente extremamente poeirento. Já vimos estrelas com grandes mergulhos de fluxo ao seu redor, e todas elas caíram nesta categoria.
Mas a estrela de Boyajian é muito velha demais para ter um disco protoplanetário: muitas centenas de milhões de anos de idade demais. Também, o mais importante, não exibe a emissão de fluxo infravermelho que uma estrela com um disco protoplanetário deveria ter. É por isso que a estrela foi originalmente chamada de “WTF?”. (para onde está o fluxo?) estrela.
um disco protoplanetário. Há muitas propriedades desconhecidas sobre os discos protoplanetários ao redor das estrelas tipo Sol, mas todos eles exibem radiação infravermelha. A estrela de Tabby não tem nenhuma. ESO/L. Calçada
Pode ser uma série de eventos cometários, onde eles emitem grandes quantidades de poeira sendo chutados enquanto se infiltram na porção interna do sistema solar em questão. Isto poderia, como foi mostrado relativamente recentemente, explicar os mergulhos de fluxo de curto prazo que foram vistos.
perto do nosso próprio, chamado Eta Corvi. O cenário do cometa é uma explicação para o escurecimento em torno da estrela de Tabby, uma explicação que um espectro astronômico de alta qualidade agora descartou. NASA / JPL-Caltech
Mas há outro fenômeno que esta solução proposta não pode explicar: o escurecimento a longo prazo da estrela. Esta estrela não se chama “estrela de Tabby” ou “estrela de Boyajian” porque foi descoberta por aquele cientista em particular; apenas porque ela liderou a investigação científica sobre o interessante e importante novo comportamento.
Mas esta estrela é conhecida há mais de um século, e as observações indicam um desvanecimento a longo prazo, que este modelo não pode explicar. A poeira cometária é soprada nas escalas de tempo dos meses; seria necessário um bombardeamento quase contínuo de cometas para sustentar um fluxo reduzido ao longo da escala de tempo de mais de um século. Muitos cometas numa órbita semelhante seriam necessários, o que não é algo que sabemos como obter.
com duas outras estrelas cujo fluxo não mudou. Bradley E. Schaefer, via http://arxiv.org/abs/1601.03256
Então, que explicações possíveis ficaram? Uma ideia popular avançada foi a das mega-estruturas alienígenas: que uma civilização muito à frente da humanidade, tecnologicamente, estava a construir um aparelho que periodicamente (ou aperiódicamente) bloqueiava uma grande percentagem da luz da estrela. À medida que a estrutura se tornava cada vez mais completa, isso aumentava a quantidade de luz que era bloqueada. Ao longo do século passado, o fato de que a luz dessa estrela tinha diminuído por uma quantidade tão significativa poderia ser explicado por um avanço no quão completa seria a estrutura.
É uma idéia convincente, se fora da caixa,.
mega-estrutura que ainda não está completa, e que poderia ser potencialmente detectável pela nave espacial Gaia. No entanto, isso não é o que está ocorrendo em torno do KIC 8462852. A evidência espectral exclui isso. Kevin McGill / flickr
Mas graças a uma miríade de observações de seguimento, nós sabemos que está errado. A razão? Um objeto como uma mega-estrutura alienígena seria completamente opaco à luz: ele seria incapaz de passar por ele. Isto é igualmente verdade para coisas como planetas, luas, ou quaisquer outros objetos “sólidos” que você possa imaginar.
De mais de 19000 imagens tiradas nos últimos três anos, em quatro faixas de comprimento de onda diferentes da luz azul até a luz infravermelha, aprendemos que a luz azul é preferencialmente bloqueada em todos os eventos de escurecimento: desde os mergulhos de fluxo de curto prazo até o desvanecimento a longo prazo da estrela. Há uma coisa conhecida que pode causar o bloqueio da luz azul enquanto a luz mais avermelhada é preferencialmente transmitida: partículas de poeira que descem para pelo menos um certo tamanho mínimo.
Bok globule rico em pó, Barnard 68. A luz infravermelha não é bloqueada quase tanto, pois os grãos de poeira de tamanho menor são muito pequenos para interagir com a luz de comprimento de onda longo. ESO
Deve, portanto, ser pó. O que quer que esteja causando os mergulhos de fluxo, bem como o que quer que esteja causando o desbotamento a longo prazo, ambos devem ter uma origem empoeirada. Os mergulhos do Kepler e o “escurecimento secular” são causados pelo mesmo fenómeno. Segundo o novo papel em si:
Esta extinção cromática implica que as partículas de pó desçam a ~0,1 mícron, o que sugere que este pó será rapidamente eliminado pela pressão da radiação estelar, pelo que as nuvens de pó devem ter-se formado dentro de meses. As observações infravermelhas modernas foram feitas numa época em que havia pelo menos 12,4% ± 1,3% de cobertura de poeira (como parte do escurecimento secular), e isto é consistente com o escurecimento originado na poeira circunestelar.
É aqui que as evidências apontam: para a poeira. Mas isto ainda é um pouco misterioso.
uma estrela, sobreposta com dados recentes de Tabetha Boyajian (2018, via Twitter) mostrando alguns mergulhos de fluxo recentes. A poeira não poderia estar na superfície da estrela, como ilustrado aqui. KIC 8462852, uma estrela de classe F, é muito quente para que isso seja plausível. T. Boyajian / Twitter
Após tudo, a estrela de Boyajian é uma combinação de coisas que não esperaríamos encontrar juntos.
- É consistente com ter uma grande quantidade de poeira circunestelar, o que normalmente indica uma estrela extremamente jovem ainda em fase de formação.
- A própria estrela é mais brilhante, mais quente e mais maciça que o Sol: ela emite mais de quatro vezes a quantidade de luz que o nosso Sol emite.
- A estrela é velha: centenas de milhões de anos de idade, queimando estavelmente na sequência principal por todos os motivos.
Em outras palavras, a poeira que vemos deve durar apenas meses dadas as propriedades da própria estrela. Deve haver alguma forma de a estrela reabastecer a sua poeira. Tanto quanto sabemos, há duas possibilidades que fazem sentido: ou há um anel de poeira externo que tem nuvens densas de poeira nele ou eventos de bombardeio, ou há algo externo à estrela que leva a esse bloqueio da luz estelar.
deve haver detritos empoeirados ao redor desta estrela. Se assim for, é incrivelmente serendipital que o plano esteja tão perfeitamente alinhado com a nossa linha de visão, uma ocorrência notável e improvável se for verdade. Mesmo que as probabilidades sejam tão grandes como 1%, seria um quebra-cabeças que não tenhamos visto outras estrelas semelhantes (os 99%) sem esse alinhamento. NASA / JPL-Caltech
O brilho decrescente que tem sido observado desde 1890 parece continuar através dos dados atuais de 2018, mas não é estável. Além disso, existem mergulhos de longo período que duram meses, e mergulhos mais curtos que duram um dia ou menos sobrepostos sobre eles. É definitivamente devido a partículas de poeira, até talvez cerca de 100 nanômetros de tamanho. A razão de como a luz diminui em diferentes comprimentos de onda/cores demonstra isso e descarta outras hipóteses.
Mas de onde vem essa poeira? Para ajudar a reduzir isso, os cientistas envolvidos calcularam quanta poeira deve estar envolvida para explicar os últimos 100+ anos de eventos de escurecimento e imersão. Para o que está meramente no plano de trânsito definido apenas pelo nosso ponto de vista, precisamos ter uma quantidade de poeira igual a aproximadamente a massa da Lua.
considerada para explicar a estrela de Tabby. Em vez disso, uma série de objectos semelhantes a um cometa de longo período com halos de pó maciço poderia causar estes mergulhos temporários e transitórios de fluxo, mas uma quantidade muito grande de massa, que não está na forma de objectos opacos, deve existir para o fazer. NASA/JPL-Caltech
Mas pode haver muito mais. Pesquisadores anteriores também sugeriram que poderia haver uma grande quantidade de poeira interestelar mais distante, que os dados suportam.
Isso poderia substituir ou ser em adição à presença da poeira circunestelar. Quanto a um disco de material ao redor da estrela, o disco é um mínimo. Pode haver uma grande quantidade de poeira que não está apenas no plano que observamos, mas também fora dele: em talvez uma auréola. Nós simplesmente não sabemos, mas sabemos que se ele existe, não pode estar perto o suficiente para emitir radiação infravermelha. Os cometas também devem criar radiação infravermelha; o Telescópio Espacial James Webb deve ser capaz de dizer, quando os mergulhos de fluxo ocorrem, se a hipótese do cometa está dentro ou fora.
ou os planetas que o orbitam para dentro emitiriam radiação infravermelha, onde nenhuma é vista. Se houver um anel de poeira (ou halo) mais distante, no entanto, isso poderia explicar estas observações. ESA, NASA e L. Calcada (ESO para STScI)
E finalmente, há uma curiosa explicação candidata que foi proposta: esta poeira poderia ser o resultado de um caso de indigestão estelar.
Se um planeta gigante de gás – digamos, do tamanho de Urano – fosse devorado por esta estrela, ele poderia ser o culpado. Uma inspiração de um planeta ou de uma série de corpos planetários há muito tempo atrás, talvez séculos ou mesmo muitos milênios atrás, poderia ter causado um brilho temporário, do qual a estrela está agora voltando ao seu estado original, estável. Os mergulhos de fluxo que observamos, então, poderiam ser devidos a detritos planetários de uma perturbação anterior, ou evaporação e emissão de gases de corpos menores.
Júpiter tão perto de seu hospedeiro que sua atmosfera está sendo fervida para o espaço. Se um gigante de gás foi recentemente engolido pelo KIC 8462852, ele pode ser potencialmente partículas de poeira ‘arrojadas’ que podem causar o escurecimento observado. NASA / GSFC
Independentemente do mecanismo em questão, podemos estar certos de uma conclusão: a razão para o escurecimento da estrela de Boyajian é devido ao pó. Isto é normal, poeira particulada, contendo partículas de tamanho inferior a cerca de 100 nanômetros, ou menor do que o comprimento de onda da luz visível. A mesma poeira que provoca mergulhos curtos, de dia ou sem dia, também provoca mergulhos que duram muitos meses, e também causa o declínio que durou mais de um século. Tudo isso se deve ao pó normal e simples.
A grande e aberta questão que agora fica é de onde veio esse pó? Não é porque a estrela é jovem ou ainda está se formando, e existem restrições incríveis para que a estrela tenha um companheiro invisível. Nem tudo pode vir da poeira interestelar. Um planeta foi devorado? Haverá algo ainda mais incomum a pé? A única maneira de saber será com mais – e melhor – ciência sobre este objeto. Mas uma coisa é certa: mesmo que as mega-estruturas alienígenas existam em algum lugar, elas não estão aqui.