Uma estrela escondida encontrada onde a poeira não deveria existir

Agora, pesquisadores da Universidade do Arizona acreditam ter encontrado uma peça crucial que faltava. Eles identificaram uma estrela companheira que passa repetidamente pela mesma região onde permanece esta poeira invulgarmente quente.

Uma descoberta recorde

As descobertas foram publicadas em O Jornal Astronômico e liderado por Thomas Stuber, pesquisador associado de pós-doutorado no Steward Observatory da Universidade do Arizona. Utilizando o instrumento MATISSE do Observatório Europeu do Sul, a equipa conseguiu a detecção de maior contraste de uma companheira estelar alguma vez registada com esta tecnologia.

Esta descoberta dá aos cientistas um raro “laboratório” natural para estudar poeira exozodiacal quente. Este tipo de poeira tornou-se um grande obstáculo na busca por planetas semelhantes à Terra em torno de outras estrelas.

Por que a poeira exozodiacal quente é tão confusa

A poeira exozodiacal quente desafia ideias básicas sobre como os sistemas planetários se comportam. As partículas são incrivelmente pequenas, comparáveis ​​à fumaça de um incêndio, e orbitam extremamente perto de suas estrelas. O calor e a radiação intensos nessas regiões devem destruir a poeira quase imediatamente.

“Se virmos poeira em grandes quantidades, ela precisa ser substituída rapidamente, ou é necessário que haja algum tipo de mecanismo que estenda a vida útil da poeira”, disse Stuber.

Um problema para encontrar outras terras

O mistério torna-se ainda mais importante porque frequentemente aparece poeira quente em torno de estrelas que os cientistas esperam que possam acolher planetas semelhantes à Terra. O planejado Observatório de Mundos Habitáveis ​​(HWO) da NASA, com lançamento previsto para 2040, foi projetado para bloquear a luz das estrelas usando coronógrafos avançados para que planetas fracos possam ser vistos.

A poeira quente interfere neste processo criando o que os investigadores chamam de “vazamento coronagráfico” – luz dispersa que pode ocultar os sinais de mundos potencialmente habitáveis. Aprender de onde vem essa poeira e como ela se comporta será essencial para futuras missões de caça a planetas.

Uma surpresa revelada pela interferometria

Para investigar o sistema mais de perto, a equipe de Stuber usou a interferometria, um método que combina a luz de vários telescópios para simular um muito maior. Os pesquisadores observaram Kappa Tucanae A repetidamente entre 2022 e 2024.

A equipe internacional planejou inicialmente acompanhar as mudanças na poeira ao longo do tempo. Em vez disso, descobriram algo inesperado: uma estrela companheira movendo-se numa órbita altamente alongada. Na sua maior aproximação, chega a 0,3 unidades astronómicas da estrela principal – mais perto do que qualquer planeta do nosso sistema solar chega ao sol.

Um laboratório estelar toma forma

Segundo Stuber, essa descoberta muda a forma como os cientistas veem todo o sistema. Em vez de ser um simples mistério, Kappa Tucanae A serve agora como um ambiente complexo para estudar interações estelares extremas. A estrela companheira viaja para longe do sistema antes de mergulhar de volta pela região interna cheia de poeira.

“Basicamente não há nenhuma maneira de este companheiro não estar de alguma forma ligado à produção de poeira”, disse Steve Ertel, astrônomo associado do Observatório Steward, co-autor do estudo. “Tem que interagir dinamicamente com a poeira.”

Décadas de experiência técnica

A descoberta reflete anos de liderança em interferometria no Steward Observatory. Seu Interferômetro do Grande Telescópio Binocular (LBTI), financiado pela NASA e localizado no Monte Graham, transformou o estudo da poeira exozodiacal quente, que é menos extrema do que a poeira quente vista ao redor de Kappa Tucanae A.

A estabilidade e sensibilidade do instrumento ajudaram a estabelecer o Steward como um centro global para pesquisa de poeira exozodiacal. Este sucesso atraiu um grande apoio da NASA, da National Science Foundation e de doadores privados, e colocou o observatório na vanguarda da ciência de exoplanetas.

Construindo a próxima geração de instrumentos

Essa experiência está agora moldando a tecnologia futura. Os investigadores Steward estão a contribuir para um novo interferómetro de anulação europeu que será 50 vezes mais sensível do que os instrumentos anteriores.

A conexão é pessoal e também técnica. Denis Defrère, que lidera o desenvolvimento do instrumento europeu, formou-se anteriormente no Steward Observatory como investigador de pós-doutoramento e ajudou a construir o LBTI.

“A Steward estabeleceu-se como líder global neste tipo de investigação, o que é realmente crítico para imagens da exo-Terra,” disse Ertel, que recebeu uma bolsa da NASA para estudar poeira exozodiacal utilizando o novo instrumento.

Novos caminhos para compreender a poeira cósmica

O sistema Kappa Tucanae A abre muitas novas oportunidades de pesquisa. Ao examinar como a estrela companheira interage com a poeira, os cientistas esperam aprender mais sobre a origem da poeira quente, de que é feita, qual o tamanho das partículas e como estão distribuídas.

O trabalho pode esclarecer se os campos magnéticos prendem partículas carregadas de poeira, como sugerido pelos pesquisadores da Steward, George Rieke e András Gáspár. Também poderá testar se a actividade frequente dos cometas reabastece a poeira, um processo estudado pela investigadora do Steward, Virginie Faramaz-Gorka, que também é co-autora do artigo. Outros processos físicos totalmente diferentes também podem estar em jogo.

Olhando para futuras descobertas

As descobertas sugerem que outras estrelas com poeira quente também podem hospedar companheiras ocultas. Os investigadores do Observatório Steward planeiam agora reexaminar sistemas observados no passado, em busca de estrelas que possam ter passado despercebidas.

À medida que o Observatório de Mundos Habitáveis ​​da NASA se aproxima do lançamento, descobertas como esta fornecem informações essenciais sobre os ambientes que os astrónomos enfrentarão.

“Considerando que o sistema Kappa Tucanae A foi observado muitas vezes antes, nem esperávamos encontrar esta estrela companheira”, disse Stuber. “Isto torna ainda mais emocionante ter agora este sistema único que abre novos caminhos para explorar a enigmática poeira exozodiacal quente.”