Muitos objetos astronômicos seguem regras claras e se enquadram em categorias claras, mas as anãs marrons (objetos celestes que não podem ser apenas planetas, mas são pequenos demais para serem estrelas verdadeiras) recusam-se consistentemente a cooperar.
Os astrônomos analisaram recentemente uma amostra de 70 objetos até Júpiter – a maioria dos planetas. Anãs marrons Eles estão na borda da estrela. Ao procurar correlações entre a massa destes objetos e alguns aspectos dos seus sistemas estelares (como se a estrela hospedeira contém elementos mais pesados que o hélio, ou quão redondas são as órbitas dos objetos), os investigadores esperavam traçar uma linha clara de demarcação entre objetos massivos. Estrelas E os menores se formam como planetas. Mas eles se tornaram alvos de engano porque o universo real é confuso e complexo.
Planetas e estrelas são formados de maneira diferente – exceto pelo grupo do meio
As estrelas, por definição, possuem pelo menos 80 vezes a massa de Júpiter e são formadas no espaço sideral. Em uma nuvem molecular Colapsando sob a sua própria gravidade, os átomos densamente compactados no seu núcleo fundem-se, emitindo calor e luz; Nasce uma estrela.
Os planetas gasosos gigantes com a massa de Júpiter, por outro lado, formam-se a partir de dentro. Primeiro, alguma poeira aglomera-se no disco de material em torno da estrela recém-nascida, e a sua gravidade é suficientemente forte para começar a atrair mais poeira. O material continua a acumular-se cada vez mais rápido, formando um núcleo rochoso rodeado por uma densa camada de gás.
Entretanto, existem objetos que os astrônomos não têm certeza se devem classificar como “Estrelas falhadas” ou “planetas altamente evoluídos”.
Com 13 a 80 vezes a massa de Júpiter, as anãs marrons não são grandes o suficiente. Hidrogênio fundido No hélio, como uma estrela real, mas são massivos o suficiente para incorporar deutério, um isótopo de hidrogênio que inclui um nêutron junto com um próton estável e elétrons. (Curiosamente, o deutério requer menos pressão para se fundir em hélio do que o hidrogênio puro.) Depois, há as “anãs submarrons”, gigantes gasosos que são realmente bonitos para os padrões planetários, mas não têm massa suficiente para serem anãs marrons adequadas.
Idealmente, deveria haver uma linha clara: os objetos acima de uma certa massa deveriam ser estrelas falhadas formadas pelo colapso de nuvens de gás, e os objetos abaixo disso deveriam ser planetas em excesso que se uniram a partir de discos planetários.
No entanto, até agora, os astrónomos não tiveram a sorte de encontrar tal linha.
Em 2024, o astrofísico Steven Giacalone, um dos coautores do presente estudo, Ele descobriu uma anã marrom formada por um acréscimo centralIsso essencialmente o torna o maior planeta. E algumas anãs submarrons – planetas que não têm massa suficiente para serem considerados anãs marrons – parecem ter se formado por gravidade, o que significa que falharam tanto em se tornar estrelas que nem sequer se transformaram em anãs marrons.
“Resta determinar quão grande um objeto pode ser criado por acréscimo de núcleo ou quão pequeno um objeto pode ser criado por instabilidade de disco ou fragmentação de nuvem”, escreveram Gilbert e seus colegas em seu artigo recente.
“Talvez… ainda não tenhamos explorado a combinação certa de parâmetros”
Gilbert e os seus colegas usaram modelos estatísticos para testar como a massa dos seus objetos se relaciona com a composição química das suas estrelas hospedeiras e com a forma das órbitas dos objetos.
Observar as excentricidades orbitais desses objetos (uma medida de quão próximos eles estão de um círculo perfeito) conta a mesma história. Objetos menos massivos têm órbitas, enquanto objetos mais massivos, semelhantes a anãs marrons, variam em sua excentricidade. No entanto, Gilbert e seus colegas observaram que a tendência era mais gradual.
“À medida que a massa de um objeto aumenta, a probabilidade de ele ter sido formado por acreção central diminui e a probabilidade de ele ter sido formado por instabilidade gravitacional (uma nuvem de gás colapsando sobre si mesma) aumenta”, escreveram os pesquisadores em seu último artigo, mas isso é mais um espectro do que dividir objetos em dois grupos.
E então há metalicidade. Quando um planeta se forma num sistema estelar, só consegue recolher material suficiente para se transformar num gigante gasoso e é altamente metálico – isto é, elementos mais pesados que o hélio (principalmente carbono, oxigénio e ferro). Portanto, se houvesse uma linha divisória clara entre objetos mais massivos formados pelo colapso de nuvens moleculares e objetos menos massivos formados por acreção, investigadores como Gilbert e os seus colegas poderiam ver a formação de pequenas anãs submarrons. apenas Em sistemas estelares ricos em metais. Mas não foi isso que Gilbert e seus colegas realmente viram em seus dados.
Em vez disso, parece não haver correlação entre a massa de uma supergigante gasosa e a metalicidade do seu sistema estelar. Alguns destes objetos formam-se por acreção central, enquanto outros formam-se como estrelas – com o mesmo resultado final e muitas vezes com a mesma massa. Isto é, agora não podemos dizer, olhando, se algo é uma estrela fracassada ou um planeta extremamente bem-sucedido.
“Pode haver uma linha divisória clara entre os canais de formação, mas ainda não a encontrámos porque não temos material suficiente ou porque não explorámos a combinação certa de parâmetros”, escreveram Gilbert e os seus colegas no seu artigo recente.
