A cerca de 70 anos-luz da Terra, a estrela conhecida como Kappa Tucanae A há muito intriga os astrônomos. Está rodeado por poeira aquecida a temperaturas superiores a 1.000 graus Fahrenheit, que brilha intensamente à medida que orbita muito perto da estrela. A poeira não deve sobreviver nessas condições. Deve evaporar ou ser afastado pela radiação da estrela em um curto espaço de tempo.
Agora, pesquisadores da Universidade do Arizona acreditam ter encontrado uma importante peça que faltava. Eles identificaram uma estrela companheira que passa repetidamente pela mesma região onde permanece esta poeira invulgarmente quente.
Uma abertura recorde
As descobertas foram publicadas em Jornal astronômico e liderado por Thomas Stuber, pós-doutorado no Steward Observatory da Universidade do Arizona. Utilizando o instrumento MATISSE do Observatório Europeu do Sul, a equipa conseguiu a detecção de contraste mais elevada de um satélite estelar alguma vez registada com esta tecnologia.
A descoberta fornece 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 uma fogueira, e orbitam muito perto de suas estrelas. O calor e a radiação intensos nessas regiões devem destruir a poeira quase imediatamente.
“Quando vemos poeira em grandes quantidades, ela precisa ser substituída rapidamente, ou deve haver algum mecanismo que prolongue a vida útil da poeira”, disse Stuber.
A tarefa de encontrar outras Terras
O mistério torna-se ainda mais importante porque frequentemente se forma poeira quente em torno de estrelas que os cientistas esperam que possam abrigar 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 com coronógrafos avançados para que planetas fracos possam ser vistos.
A poeira quente interfere neste processo, criando o que os investigadores chamam de “vazamento coronográfico” – luz dispersa que pode obscurecer sinais de mundos potencialmente habitáveis. Aprender de onde vem essa poeira e como ela se comporta será importante para futuras missões de caça a planetas.
A interferometria revelou uma surpresa
Para estudar o sistema mais de perto, a equipe de Stuber usou a interferometria, uma técnica que combina a luz de vários telescópios para simular um muito maior. Os pesquisadores observaram Kappa Tucanae A repetidamente entre 2022 e 2024.
Inicialmente, a equipe internacional planejou 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 UA da sua estrela hospedeira – mais perto do Sol do que qualquer planeta do nosso Sistema Solar.
O laboratório estelar está tomando forma
Segundo Stuber, esta descoberta muda a forma como os cientistas olham para todo o sistema. Em vez de ser um mero enigma, Kappa Tucanae A serve agora como um ambiente complexo para estudar interações interestelares extremas. A estrela companheira afasta-se do sistema antes de mergulhar de volta através da região interna cheia de poeira.
“Essencialmente, esta companheira não está associada à produção de poeira”, disse Steve Ertel, astrônomo associado do Observatório Steward e coautor do estudo. “Ele tem que interagir dinamicamente com a poeira.”
Décadas de conhecimento técnico
A descoberta reflete a liderança de longa data do Steward Observatory no campo da interferometria. Seu Grande Interferômetro Binocular (LBTI) financiado pela NASA no Monte Graham revolucionou 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 Steward como um centro mundial de pesquisa de poeira exozodiacal. Este sucesso atraiu um apoio significativo da NASA, da National Science Foundation e de doadores privados e colocou o observatório na vanguarda da ciência de exoplanetas.
Criação de dispositivos de nova geração
Esta experiência está agora moldando a tecnologia do futuro. Os investigadores Steward estão a contribuir para um novo interferómetro nulo europeu que será 50 vezes mais sensível do que os instrumentos anteriores.
A conexão é pessoal e também técnica. Denis Defrere, que lidera o desenvolvimento do instrumento europeu, formou-se anteriormente no Steward Observatory como pós-doutorado e ajudou a criar o LBTI.
“Steward estabeleceu-se como líder mundial neste tipo de estudos, que são fundamentais para a obtenção de imagens de exo-Terras,” disse Ertel, que ganhou uma bolsa da NASA para estudar poeira exozodiacal com o novo instrumento.
Novas maneiras de entender a poeira espacial
O sistema Kappa Tucanae A abre muitas novas oportunidades para pesquisa. Ao estudar 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 revelar se os campos magnéticos prendem partículas de poeira carregadas, como sugerem os investigadores da Steward, George Riecke e András Gaspar. Também poderá testar se a actividade cometária frequente reabastece a poeira, um processo estudado pela investigadora do Steward, Virginie Faramaz-Gorka, que também é co-autora do artigo. Outros processos físicos completamente diferentes também podem ocorrer.
Olhando para o futuro em busca de descobertas
As descobertas sugerem que outras estrelas com poeira quente também podem ter companheiras ocultas. Os investigadores do Observatório Steward planeiam agora revisitar sistemas que foram observados no passado, à procura de estrelas que possam ter passado despercebidas.
À medida que o Observatório de Mundos Habitáveis da NASA se aproxima do lançamento, descobertas como estas fornecem informações importantes sobre o ambiente que os astrónomos encontrarão.
“Dado que o sistema Kappa Tucanae A já foi observado muitas vezes antes, nem esperávamos encontrar esta estrela companheira”, disse Stuber. “Isso torna ainda mais emocionante ter este sistema único que abre novos caminhos para o estudo da misteriosa poeira exozodiacal quente.”
