Telescópio SPHEREx da NASA vê um zoológico de anãs marrons

O telescópio espacial SPHEREx (Espectro-Fotômetro para a História do Universo, Época de Reionização e Explorador de Gelos) da NASA está lançando luz sobre anãs marrons, objetos celestes que confundem a linha entre estrelas e exoplanetas. Novas descobertas publicadas no The Astrophysical Journal mostram que estes mundos escuros e nublados têm atmosferas quimicamente ricas, não muito diferentes dos planetas gigantes do nosso próprio sistema solar.

Descobertas pela primeira vez na década de 1990, as anãs marrons formam-se a partir do colapso de nuvens de gás, como acontece com as estrelas, mas não são suficientemente robustas para sustentar a fusão de hidrogénio nos seus núcleos. Essas bolas de gás quente com brilho fraco também compartilham características com Júpiter e Saturno. Em contraste com a maioria dos planetas, no entanto, as anãs marrons flutuam na escuridão, não governadas por uma estrela hospedeira e aquecidas inteiramente por dentro.

“Eles são meio góticos”, disse Zafar Rustamkulov, autor principal do novo estudar e cientista do IPAC, centro de ciência e dados da Caltech em Pasadena, Califórnia. “Diferente exoplanetasas anãs marrons flutuantes são objetos celestes completamente independentes que desaparecerão sozinhos na eternidade. Ainda estamos aprendendo o quão complexos eles são.”

Apenas algumas dezenas destes “errantes sombrios” foram estudados em detalhe com telescópios espaciais. Os astrónomos querem observar mais deles na natureza porque grande parte da nossa compreensão da sua composição, tempestade e evolução vem de modelos teóricos.

Entre na NASA SPHERExum telescópio espacial infravermelho lançado em março de 2025 e gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da agência no sul da Califórnia.

Os autores do estudo analisaram observações SPHEREx de 37 anãs marrons próximas, abrangendo toda a faixa de temperatura das anãs marrons, de cerca de 4.000 a menos 10 graus Fahrenheit (2.200 a menos 20 graus Celsius). O telescópio mede o seu brilho em 102 cores diferentes, desde o vermelho mais profundo que os nossos olhos podem ver, até ao calor invisível da luz infravermelha, criando um espectro. Esses espectros revelaram aos autores do estudo atmosferas quimicamente ricas contendo água, dióxido de carbono, monóxido de carbono e metano.

“Estamos vendo as assinaturas dessas moléculas e como elas mudam de objeto para objeto ao longo de todo o regime de temperatura”, disse o coautor do estudo J. Davy Kirkpatrick, cientista do IPAC da Caltech. “O nosso artigo concentrou-se em apenas três dúzias, mas temos milhares mais que estamos em processo de análise. Quero realmente ver que limites o Universo impõe à variedade de anãs castanhas.”

“Da órbita, o SPHEREx vê comprimentos de onda de luz que são basicamente impossíveis de ver com telescópios no solo porque a água na atmosfera da Terra os absorve”, disse Rustamkulov. “Estamos captando luz das profundas nuvens vermelhas de anãs marrons espalhadas por todo o céu.”

Detectar anãs marrons é uma espécie de projeto paralelo da SPHEREx. O telescópio espacial tira cerca de 3.600 imagens únicas por dia para combiná-las. mapas de todo o céu. Saber onde centenas de milhões de galáxias estão distribuídas no cosmos ajudará os cientistas a reconstruir o que aconteceu no primeiro bilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo após o big bang. À medida que varre o céu, o telescópio também procura os ingredientes químicos da vida e encontra gelo interestelar que um dia poderá semear oceanos em mundos distantes.

Durante anos, anãs marrons foram avistadas por outros observatórios, incluindo o da NASA Telescópio Espacial James Webb e aposentado Spitzer Telescópio Espacial. Mas graças à sua cobertura espectral, o SPHEREx está agora a obter imagens de milhares deles pela primeira vez numa região frutífera do espectro electromagnético que abrange comprimentos de onda de luz vermelha profunda e infravermelha.

Nesses comprimentos de onda, as moléculas criam padrões de absorção distintos na luz que brilha no espaço. Os padrões mudam à medida que as anãs marrons envelhecem e ficam mais frias. Algumas das anãs marrons observadas pelo SPHEREx estão em um estágio dinâmico de vida quando suas nuvens exóticas ficam mais finas, dando lugar a atmosferas ricas em metano.

“Os modelos de última geração estão a captar a tendência química geral, mas quando se trata destas transições de nuvens, os modelos têm dificuldade em corresponder aos dados”, disse Rustamkulov. “Não existem duas anãs marrons iguais. Mesmo à mesma temperatura, os seus espectros parecem bastante distintos.”

“As descobertas são um apelo à ação para explorar ainda mais estes mundos sombrios”, disse Kirkpatrick. “Esta viagem transformou muitos de nós em meteorologistas acidentais. Sabemos como é difícil prever o tempo no nosso próprio planeta e percebemos que será igualmente desafiante explicar os fenómenos que vemos nestes objetos frios e bizarros.”

A missão é gerenciada pelo JPL para a Divisão de Astrofísica da NASA dentro da Diretoria de Missões Científicas em Washington. O telescópio e o ônibus espacial foram construídos pela BAE Systems. A análise científica dos dados SPHEREx está sendo conduzida por uma equipe de cientistas de 13 instituições nos Estados Unidos e na Coreia do Sul e Taiwan, liderada por Jamie Bock, investigador principal, que trabalha na Caltech com uma nomeação conjunta do JPL, e por Olivier Doré do JPL, o cientista do projeto. Os dados são processados ​​e arquivados no IPAC na Caltech em Pasadena. Caltech gerencia JPL para NASA. O conjunto de dados SPHEREx está disponível gratuitamente para cientistas e para o público.

Para obter mais informações sobre a missão SPHEREx, visite:

https://science.nasa.gov/mission/spherex/

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Contato com a mídia

Calla Cofield
Laboratório de Propulsão a Jato, Pasadena, Califórnia.
626-808-2469
calla.e.cofield@jpl.nasa.gov

Escrito por Sally Younger

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