Esqueça as megaestruturas alienígenas, novas observações explicam a estrela de Tabby apenas com poeira
Conceito artístico do KIC 8462852, que sofreu mudanças incomuns na luminosidade nos últimos anos. (NASA/JPL-CALTECH)
A estrela mais incomum conhecida finalmente teve seu escurecimento explicado cientificamente. Aqui está a resolução incomum e empoeirada.
A ciência da caça ao planeta realmente decolou no século 21, com o método de trânsito liderando o caminho. Quando um planeta passa na frente de sua estrela-mãe, em relação à nossa linha de visão, parte da luz da estrela desaparece por um curto período. Esses trânsitos são um método prolífico para os caçadores de exoplanetas procurarem mundos ao redor de outras estrelas. A partir de hoje, sabemos de milhares de estrelas com mundos ao seu redor, e a maioria delas foi descoberta por trânsito.
Quando você projeta uma missão otimizada para procurar planetas, espera que a técnica descubra algumas esquisitices. Mas nada preparou os astrônomos para a excêntrica que é a estrela de Tabby, cujo fluxo diminui muito, sem sinais repetidos regularmente. Após anos de especulação envolvendo cenários que variam de tempestades de cometas a megaestruturas alienígenas, cientistas finalmente resolveram o mistério . A poeira, de uma maneira totalmente nova, parece ser a culpada.
As emissões infravermelhas (L) e ultravioletas (R) da estrela de Tabby: KIC 8462852. Elas não mostram evidências de muitas das explicações naturais para as quedas de fluxo observadas. (INFRAVERMELHO: IPAC/NASA (2MASS), À ESQUERDA; ULTRAVIOLETA: STSCI (GALEX), À DIREITA)
A missão Kepler da NASA mudou o jogo, pesquisando mais de 100.000 estrelas por um período de muitos anos. Das centenas de milhares de estrelas que a sonda Kepler da NASA observou, uma se destaca como a mais incomum. KIC 8462852 - conhecida coloquialmente como estrela de Tabby/Boyajian (após a descobridora de seu comportamento interessante, Tabetha Boyajian) ou WTF? (para onde está o fluxo?) estrela — tem uma combinação de propriedades que a tornam inteiramente única. De uma só vez, ele:
- exibe grandes quedas em seu fluxo, de até 22% (enquanto a maioria dos planetas causa<1% dips),
- desaparece lentamente ao longo de escalas de tempo de décadas com eventos de brilho ocasionais (o que nenhuma outra estrela semelhante é conhecida por fazer),
- onde o brilho geral flutua em torno das quedas (em vez da suave diminuição e aumento visto para planetas),
- mas sem emissão infravermelha (que todas as outras estrelas com grandes mergulhos de fluxo possuem).
Isso criou um enorme quebra-cabeça.
Um grande número de sistemas protoplanetários foi fotografado, mas o imageador infravermelho de última geração projetado para imagens de discos de exoplanetas é o SPHERE, que rotineiramente obtém resoluções de ~10″, ou menos de 0,003 graus por pixel. O KIC 8462852 não possui essas propriedades ou essa emissão infravermelha. (SHINE (PESQUISA INFRAVERMELHA ESFERA PARA EXOPLANETAS) COLABORAÇÃO / ARTHUR VIGAN)
Não poderiam ser planetas, porque 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, essas quedas de fluxo seriam periódicas e exibiriam um padrão suave com um platô. Isso contradiz os dados disponíveis.
Concepção artística do sistema de anéis extra-solares que circunda o jovem planeta gigante ou anã marrom J1407b. Mundos com sistemas de anéis extraordinários poderiam produzir grandes quedas de fluxo, mas essas quedas seriam periódicas e conteriam um componente semelhante a um planeta, que não é observado. (RON MILLER)
Esta poderia ter sido uma estrela muito jovem, com planetesimais, um disco protoplanetário e um ambiente extremamente empoeirado. Vimos estrelas com grandes quedas de fluxo ao seu redor e todas se enquadram nessa categoria.
Mas a estrela de Boyajian é muito velha para ter um disco protoplanetário: muitas centenas de milhões de anos a mais. 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.
Impressão artística de uma jovem estrela cercada por um disco protoplanetário. Existem muitas propriedades desconhecidas sobre discos protoplanetários em torno de estrelas semelhantes ao Sol, mas todas elas 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 levantadas à medida que caem na parte interna do sistema solar em questão. Isso poderia, como foi mostrado relativamente recentemente, explicar as quedas de fluxo de curto prazo que foram vistas.
Uma ilustração de uma tempestade de cometas em torno de uma estrela próxima à nossa, chamada Eta Corvi. O cenário do cometa é uma explicação para o escurecimento em torno da estrela de Tabby, que um espectro astronômico de alta qualidade já descartou. (NASA/JPL-CALTECH)
Mas há outro fenômeno que esta solução proposta não pode explicar: o escurecimento da estrela a longo prazo. Esta estrela não é chamada de estrela de Tabby ou estrela de Boyajian porque foi descoberta por esse cientista em particular; só porque ela liderou a investigação científica sobre o novo comportamento interessante e importante.
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 em escalas de tempo de meses; seria necessário um bombardeio quase contínuo de cometas para sustentar um fluxo reduzido ao longo da escala de tempo de mais de um século. Seriam necessários muitos cometas em órbita semelhante, o que não é algo que sabemos obter.
A curva de luz de Harvard da estrela KIC 8462852, juntamente com duas outras estrelas cujo fluxo não mudou. (BRADLEY E. SCHAEFER, VIA ARXIV.ORG/ABS/1601.03256 )
Então, que explicações possíveis permaneceram? Uma ideia popular que foi avançada foi a de megaestruturas alienígenas: que uma civilização muito à frente da humanidade, tecnologicamente, estava construindo um aparelho que periodicamente (ou aperiodicamente) bloqueava uma grande porcentagem da luz da estrela. À medida que a estrutura se tornasse cada vez mais completa, isso aumentaria a quantidade de luz bloqueada. Ao longo do século passado, o fato de a luz desta estrela ter diminuído em uma quantidade tão significativa pode ser explicado por um avanço em quão completa seria a estrutura.
É uma ideia atraente, embora fora da caixa.
Uma estrela parcialmente obscurecida pode ser devido a uma megaestrutura alienígena que ainda não está completa e pode ser potencialmente detectável pela espaçonave Gaia. No entanto, não é isso que está ocorrendo em torno da KIC 8462852. A evidência espectral exclui isso. (KEVIN MCGILL/FLICKR)
Mas graças a uma infinidade de observações de acompanhamento, sabemos que está errado. A razão? Um objeto como uma megaestrutura alienígena seria completamente opaco à luz: seria incapaz de atravessá-la. Isso é igualmente verdadeiro para coisas como planetas, luas ou quaisquer outros objetos sólidos que você possa imaginar.
De mais de 19.000 imagens tiradas nos últimos três anos, em quatro bandas de comprimento de onda diferentes, desde a luz azul até a luz infravermelha, aprendemos que a luz azul é preferencialmente bloqueada em todos os eventos de escurecimento: desde as quedas de fluxo de curto prazo até a desvanecimento a longo prazo da estrela. Há uma coisa conhecida que pode fazer com que a luz mais azul seja bloqueada enquanto a luz mais vermelha é transmitida preferencialmente: partículas de poeira que descem a pelo menos um tamanho mínimo.
Vistas visíveis (esquerda) e infravermelha (direita) do glóbulo Bok rico em poeira, Barnard 68. A luz infravermelha não é bloqueada tanto, pois os grãos de poeira menores são muito pequenos para interagir com a luz de comprimento de onda longo. (ISSO)
Deve, portanto, ser poeira. O que quer que esteja causando as quedas de fluxo, bem como o que está causando o desvanecimento a longo prazo, ambos devem ter uma origem empoeirada. Os mergulhos de Kepler e o escurecimento secular são causados pelo mesmo fenômeno. De acordo com o novo jornal :
Essa extinção cromática implica que o tamanho das partículas de poeira caia para ~0,1 mícron, sugerindo que essa poeira será rapidamente soprada pela pressão da radiação estelar, de modo que as nuvens de poeira devem ter se formado em meses. As observações infravermelhas modernas foram feitas em um momento em que havia pelo menos 12,4% ± 1,3% de cobertura de poeira (como parte do escurecimento secular), e isso é consistente com o escurecimento originado na poeira circunstelar.
É para isso que as evidências apontam: para o pó. Mas isso ainda é um pouco misterioso.
Uma ilustração de uma região complexa e empoeirada ao redor de uma estrela, sobreposta com dados recentes de Tabetha Boyajian (2018, via Twitter) mostrando algumas quedas de fluxo recentes. A poeira não pode estar na superfície da estrela, como ilustrado aqui. KIC 8462852, uma estrela da classe F, é muito quente para que isso seja plausível. (T. BOYAJIAN / TWITTER)
Afinal, a estrela de Boyajian é uma combinação de coisas que não esperávamos encontrar juntas.
- É consistente com uma grande quantidade de poeira circunstelar, o que normalmente indica uma estrela extremamente jovem ainda em fase de formação.
- A própria estrela é mais brilhante, mais quente e mais massiva que o Sol: ela emite mais de quatro vezes a quantidade de luz que nosso Sol emite.
- A estrela é velha: centenas de milhões de anos, queimando de forma estável na sequência principal, segundo todos os relatos.
Em outras palavras, a poeira que vemos deve durar apenas alguns meses, dadas as propriedades da própria estrela. Deve haver alguma maneira de a estrela reabastecer sua poeira. Até onde sabemos, existem duas possibilidades que fazem sentido: ou há um anel de poeira externo que contém densas nuvens de poeira ou eventos de bombardeio, ou há algo externo à estrela que leva a esse bloqueio da luz estelar.
A ideia principal, no momento, é que um disco de detritos empoeirados deve existir ao redor dessa estrela. Nesse caso, é incrivelmente fortuito que o avião esteja tão perfeitamente alinhado com nossa linha de visão, uma ocorrência notável e improvável se for verdade. Mesmo que as chances sejam de 1%, seria um quebra-cabeça que não vimos outras estrelas semelhantes (as 99%) sem esse alinhamento. (NASA/JPL-CALTECH)
O brilho em declínio observado desde 1890 parece continuar nos dados atuais de 2018, mas não é constante. Além disso, há mergulhos de longo período com duração de meses e mergulhos mais curtos com duração de um dia ou menos sobrepostos a eles. É definitivamente devido a partículas de poeira, até cerca de 100 nanômetros de tamanho. A proporção de como a luz escurece em diferentes comprimentos de onda/cores demonstra isso e descarta outras hipóteses.
Mas de onde vem essa poeira? Para ajudar a diminuir isso, os cientistas envolvidos calcularam quanta poeira deve estar envolvida para explicar os últimos 100 anos de eventos de escurecimento e mergulho. Para o que está apenas no plano de trânsito definido apenas pelo nosso ponto de vista, precisamos ter uma quantidade de poeira igual à massa da Lua.
Originalmente, um cenário de um cometa quebrado foi considerado para explicar a estrela de Tabby. Em vez disso, uma série de objetos semelhantes a cometas de longo período com halos de poeira massivos podem causar essas quedas de fluxo temporárias e transitórias, mas uma quantidade muito grande de massa, que não está na forma de objetos opacos, deve existir para fazê-lo. (NASA/JPL-CALTECH)
Mas pode haver muito mais. Pesquisadores anteriores também sugeriram que pode haver uma grande quantidade de poeira interestelar mais distante , que os dados suportam.
Isso pode substituir ou ser um acréscimo à presença da poeira circunstelar. No que diz respeito a um disco de material ao redor da estrela, o disco é o mínimo. Pode haver uma grande quantidade de poeira que não esteja apenas no plano que observamos, mas também fora dele: talvez em uma auréola. Nós simplesmente não sabemos, mas sabemos que, se existir, 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 ocorrem as quedas de fluxo, se a hipótese do cometa está dentro ou fora.
Um disco de detritos empoeirado ao redor da própria estrela ou dos planetas que orbitam perto dela emitiria radiação infravermelha, onde nenhuma é vista. Se houver um anel de poeira (ou halo) mais distante, no entanto, isso poderia explicar essas observações. (ESA, NASA E L. CALCADA (ESO PARA STSCI))
E, finalmente, há uma curiosa explicação candidata que foi proposta: essa poeira pode ser o resultado de um caso de indigestão estelar .
Se um planeta gigante gasoso – digamos, do tamanho de Urano – fosse devorado por esta estrela, poderia ser o culpado. Uma inspiração de um planeta ou uma série de corpos planetários há muito tempo, talvez séculos ou mesmo muitos milênios atrás, poderia ter causado um brilho temporário, do qual a estrela está agora retornando ao seu estado original e estável. As quedas de fluxo que observamos, então, podem ser devidas a detritos planetários de uma ruptura anterior, ou evaporação e liberação de gases de corpos menores.
A impressão de um artista de HD 189733 b, um Hot Jupiter tão perto de seu hospedeiro que sua atmosfera está sendo fervida para o espaço. Se um gigante gasoso foi recentemente engolido pelo KIC 8462852, ele poderia estar “arrotando” partículas de poeira que poderiam causar o escurecimento observado. (NASA/GSFC)
Independentemente do mecanismo em questão, podemos ter certeza de uma conclusão: o motivo do escurecimento da estrela de Boyajian é devido à poeira. Isso é poeira normal, particulada, contendo tamanhos de partículas até cerca de 100 nanômetros, ou menores que o comprimento de onda da luz visível. A mesma poeira que causa quedas curtas, de um dia ou menos, também causa quedas que duram muitos meses e também causam o declínio que durou mais de um século. É tudo devido à poeira simples e normal.
A grande questão em aberto que agora permanece é de onde veio essa poeira? Não é porque a estrela é jovem ou ainda está se formando, e existem restrições incríveis para a estrela ter um companheiro invisível. Nem tudo pode vir da poeira interestelar. Um planeta foi devorado? Há algo ainda mais incomum acontecendo? A única maneira de saber será com mais – e melhor – ciência sobre esse objeto. Mas uma coisa é certa: mesmo que existam megaestruturas alienígenas em algum lugar, elas não estão aqui.
Obrigado a Jason Wright por seus comentários e recomendações na construção deste artigo.
Começa com um estrondo é agora na Forbes , e republicado no Medium graças aos nossos apoiadores do Patreon . Ethan é autor de dois livros, Além da Galáxia , e Treknology: A ciência de Star Trek de Tricorders a Warp Drive .
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