JWST descobre objetos sem estrelas e como planetas que anda de forma misteriosa em Orion

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JWST descobre objetos sem estrelas e como planetas que
anda de forma misteriosa em Orion
Observações JWST do coração de formação de estrelas da nebulosa de Orion nos deram algo que
nunca vimos antes.
Lá, no aglomerado de Trapezium, os cientistas encontraram dezenas de objetos parecidos com um
planeta aproximadamente a massa de Júpiter desmediosados em qualquer estrela, flutuando pela
galáxia em pares gravitacionalmente ligados, como se fosse uma coisa perfeitamente normal.
Mas não é. Não há nenhum mecanismo de formação conhecido que possa levar a essas massas
binárias – não importa 42 delas.
Como encontramos mais e mais mundos alienígenas na Via Láctea, torna-se cada vez mais claro que a
nossa compreensão do nascimento de planetas tem alguns buracos sérios. Então, o que esses objetos
são, e de onde eles vêm, poderia nos ajudar a aprender mais sobre como as estrelas e os planetas se
formam.
Os astrônomos Samuel Pearson Mark McCaughrean, da Agência Espacial Europeia, nomearam objetos
binários de massa de Júpiter, ou JuMBOs, e os descreveram em um papel de pré-impressão que foi
submetido à Nature.
https://www.sciencealert.com/the-weirdest-facts-about-jupiter
https://www.sciencealert.com/unusual-exoplanet-seems-to-have-shrunk-and-we-dont-know-how
https://www.sciencealert.com/we-have-a-new-theory-to-explain-how-earth-formed
https://www.sciencealert.com/newly-discovered-world-directly-challenges-our-understanding-of-planet-formation
https://arxiv.org/abs/2310.01231
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O coração de Orion, visto através do canal NIRCam de longa duração do JWST. (NASA, ESA,
CSA/M. McCaughrean, S. (em inglês). Pearson (em inglês)
Pensa-se que tais ambientes de formação de estrelas podem estar cheios do que chamamos de
exoplanetas desonestos – aqueles que se tornaram desamorizados de suas estrelas. Isso porque muitas
estrelas próximas umas das outras podem atrapalhar os sistemas planetários do bebê. Simulações
sugerem que exoplanetas desonestos podem ser incrivelmente comuns.
Além disso, a existência de objetos de massa planetária flutuantes em Orion não é uma surpresa. Os
astrônomos os têm detectado há décadas, até uma massa de cerca de três vezes a de Júpiter.
Mas para objetos menores do que em Orion, a detecção é um enorme desafio. O fundo de Orion é muito
brilhante; e pequenos objetos de massa planetária são relativamente frios, emitindo a maior parte de sua
luz em infravermelho térmico.
É aqui que o JWST brilha. Construído para detectar a luz infravermelha, o poderoso telescópio espacial
nos deu as observações mais detalhadas de Orion já tomadas.
Então Pearson e McCaughrean foram à procura de coisas pequenas. Mas o que encontraram desafiou a
expectativa.
“Estávamos procurando por esses objetos muito pequenos e os encontramos. Nós os encontramos em
massa de Júpiter, mesmo metade de uma massa de Júpiter, flutuando livremente, não ligado a uma
estrela”, disse McCaughrean a Hannah Devlin no .
A física diz que você não pode nem fazer objetos tão pequenos. Queríamos ver, podemos quebrar a
física? E eu acho que temos, o que é bom.”
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2023/09/Orion_Nebula_in_NIRCam_long-wavelength_channel
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2023/09/Orion_Nebula_in_NIRCam_long-wavelength_channel
https://theconversation.com/how-massive-stars-steal-planets-new-research-190163
https://www.sciencealert.com/there-could-be-billions-of-loose-planets-roaming-the-milky-way
https://academic.oup.com/mnras/article/314/4/858/973763
https://www.nasa.gov/universe/nasas-webb-telescope-to-search-for-young-brown-dwarfs-and-rogue-planets/
https://www.nasa.gov/universe/nasas-webb-telescope-to-search-for-young-brown-dwarfs-and-rogue-planets/
https://www.theguardian.com/science/2023/oct/02/jumbos-jupiter-mass-binary-objects-discovery-orion-nebula-new-astronomical-category
https://www.theguardian.com/science/2023/oct/02/jumbos-jupiter-mass-binary-objects-discovery-orion-nebula-new-astronomical-category
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Os JuMBOs têm cerca de um milhão de anos, com temperaturas em torno de 1.000 Kelvin (cerca de 700
graus Celsius) e separações orbitais que variam entre 25 e 390 vezes a distância entre a Terra e o Sol. A
análise da luz fraca que eles ememem revela indícios de vapor de água, monóxido de carbono e
metano. Até agora, tão normal para um gigante do gás bebê.
O problema com os JuMBOs é o fato de que eles vêm em dois. Um exoplaneta solitário fazendo sua
própria coisa é uma coisa. Mas dois objetos de massa planetária gravitacionalmente ligados são
realmente difíceis de explicar.
O Aglomado de Trapezium. (NASA, ESA, CSA/M. McCaughrean, S. (em inglês). Pearson (em
inglês)
Estrelas, você vê, se formam quando um aglomerado de material em uma nuvem molecular colapsa sob
a gravidade. Ao girar, eles extraem mais material da nuvem ao seu redor, que forma um disco
alimentando a estrela. Durante este processo, o disco pode quebrar, resultando na formação de uma
segunda estrela; assim, uma estrela binária nasce.
Mas o limite de massa inferior teórico para uma formação de objeto através deste cenário de formação
de colapso de nuvens é de cerca de três massas de Júpiter. Objetos menores, como planetas, se
formam no disco de material ao redor da estrela.
Simulações sugerem que esses planetas bebês podem ser expulsos de seus sistemas com muita
facilidade, seja por interações planeta-planeta ou estrela-estrela. Mas os mecanismos que envolvem
essa ejeção não são propícios a pares de planetas que permanecem juntos.
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2023/09/Orion_Nebula_in_NIRCam_short-wavelength_channel
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2023/09/Orion_Nebula_in_NIRCam_short-wavelength_channel
https://public.nrao.edu/gallery/binary-star-formation/
https://www.sciencealert.com/there-could-be-billions-of-loose-planets-roaming-the-milky-way
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É possível que planetas solitários e ejetados possam se encontrar e se tornar gravitacionalmente
ligados, mas esperamos que isso seja muito raro. Para detectar 42 desses pares, como estabelecido no
jornal por Pearson e McCaughrean, sugere que há algo fundamental que estamos perdendo.
“Como os pares de planetas jovens podem ser ejetados simultaneamente e permanecer ligados, embora
fracamente em separações relativamente amplas, permanece bastante incerto”, escrevem os
pesquisadores em seu artigo.
“O conjunto de objetos de massa planetária e JuMBOs que vemos no Aglomado de Trapérmio pode
surgir de uma mistura de ambos esses cenários “clássicos”, mesmo que ambos tenham ressalvas
significativas, ou talvez um novo mecanismo de formação bastante separado, como uma fragmentação
de um disco sem estrelas, é necessário.
O estudo que descreve JuMBOs está disponível no servidor de pré-impressão arXiv.org.
https://arxiv.org/abs/2310.01231
https://en.wikipedia.org/wiki/Planetary-mass_object
https://en.wikipedia.org/wiki/Planetary-mass_object
https://arxiv.org/abs/2310.01231