A cerca de 1.350 anos-luz da Terra existe uma estrela chamada TOI‑2155. A estrela é ligeiramente maior, mais pesada e mais quente que o Sol, por isso não é particularmente incomum por si só. O que realmente se destaca é um objeto mais pequeno que a orbita, o TOI‑2155b — a sua existência só pode ser inferida através da observação de mudanças subtis na luz da estrela à medida que esta passa em frente da sua estrela-mãe.
O que exatamente é o TOI‑2155b? É uma “mini estrela”, um planeta gigante ou algo especial entre os dois? Conforme descrito num artigo recente publicado no The Astronomical Journal, os investigadores ainda não têm a certeza se TOI-2155b é suficientemente bom para ser chamado de estrela, mas o que está claro é que parece estar numa fronteira muito fascinante: entre as “estrelas reais” que podem inflamar e sustentar a fusão de hidrogénio e brilhar no Universo, e aquelas anãs castanhas que não conseguem iniciar a fusão sustentada de hidrogénio e são chamadas de “estrelas falhadas”.
Como as estrelas “falham”
As estrelas se originam de enormes nuvens de gás no espaço. Então, quão grande e pesada uma nuvem de gás deve ter para finalmente se tornar uma estrela? Parece uma pergunta simples, mas tem causado debate na comunidade astronômica há décadas.
Isso ocorre porque, dentro de uma estrela, somente quando a pressão causada pela gravidade é grande o suficiente para permitir que os átomos de hidrogênio se fundam continuamente em átomos de hélio, a estrela pode produzir continuamente calor e luz intensos, que também é a característica mais significativa das estrelas. Se a massa de um corpo celeste não for grande o suficiente, a pressão interna não for suficiente para sustentar esse tipo de fusão por muito tempo, ou a fusão do hidrogênio não puder realmente “iniciar” por outros motivos, então essa massa de gás se tornará uma “estrela fracassada”, ou seja, uma anã marrom. Tais objetos serão relativamente quentes nos seus primeiros estágios de vida, mas devido à falta de fusão sustentada do hidrogênio, a radiação enfraquecerá gradualmente e a temperatura da superfície cairá lentamente, deixando apenas uma tênue radiação infravermelha.
Para descobrir quais nuvens de gás se tornarão estrelas reais e quais permanecerão no estágio de anã marrom, os astrofísicos devem procurar amostras da “zona de transição” – as anãs marrons mais pesadas e as estrelas mais leves. TOI‑2155b é um exemplo importante disso, com uma massa cerca de 80,6 vezes a de Júpiter, quase no limite teoricamente crítico.
Os limites de qualidade não são “completamente limpos”
A equipe de pesquisa científica combinou dados de observação do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA e observações de vários telescópios terrestres ao redor do mundo para medir com precisão o volume e a massa do TOI-2155b. Os resultados mostraram que o objeto tinha quase o mesmo tamanho de Júpiter, mas cerca de 80 vezes mais massivo.
Intuitivamente, poder-se-ia esperar que exista um “limiar de massa” muito claro. Uma vez excedido esse valor, um corpo celeste se “transformará” de planeta ou anã marrom em estrela. No entanto, como muitas fronteiras na natureza, a realidade não possui uma linha divisória nítida. A teoria tradicional colocava o limite de massa entre planetas, anãs marrons e estrelas em cerca de 75 a 80 vezes a massa de Júpiter. Contudo, os modelos teóricos mais recentes mostram que esta transformação não é apenas determinada pela qualidade como um factor único, mas também afectada por muitos outros parâmetros.
A pesquisa mostra que a idade de um corpo celeste, a composição química e até mesmo as propriedades de sua atmosfera afetam se ele pode iniciar e sustentar a fusão do hidrogênio. É por isso que os astrônomos ainda discordam sobre onde exatamente deve ser traçada a fronteira de massa entre as anãs marrons e as estrelas. Neste contexto, o TOI-2155b, que está na região crítica, é particularmente importante, proporcionando uma oportunidade valiosa para testar as “diferenças sutis” entre teoria e observação.
"Objeto de transição" extremamente raro
Com base nas observações atuais, TOI‑2155b pode ser uma das anãs marrons mais massivas já descobertas, ou pode ser uma das menos massivas. O número de objetos conhecidos nesta estreita região de transição de massa é muito limitado, tornando o TOI‑2155b um objeto extremamente valioso para estudar a fronteira entre anãs marrons e estrelas. No desenvolvimento da astronomia, muitos avanços importantes vieram de pesquisas aprofundadas sobre os objetos celestes mais raros e especiais, e espera-se que o TOI-2155b se torne uma dessas “amostras”.
É claro que nenhum objeto pode dar a resposta final à fronteira entre anãs marrons e estrelas. Somente depois que mais corpos celestes com massas semelhantes localizados na zona de transição forem descobertos no futuro e medições de alta precisão e observações de rastreamento de longo prazo forem feitas sobre eles, os cientistas poderão otimizar ainda mais os modelos teóricos existentes. Nessa altura, poderemos ser capazes de delinear mais claramente as condições sob as quais as estrelas se inflamam e continuam a arder durante milhares de milhões de anos, e poderemos ser capazes de compreender melhor como estes “motores estelares” moldaram o universo no que é hoje.