A cerca de 70 anos-luz da Terra, uma estrela conhecida como Kappa Tucanae A há muito intriga os astrônomos. Está rodeado por poeira aquecida a mais de 1.000 graus Fahrenheit, brilhando intensamente enquanto orbita muito perto da estrela. Nessas condições, a poeira não deveria sobreviver. Deve evaporar ou ser afastado pela radiação da estrela dentro de um curto período 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 reside esta poeira invulgarmente quente.
Uma descoberta recorde
Os resultados são publicados O Jornal Astronômico e liderado por Thomas Stuba, pesquisador associado de pós-doutorado no Steward Observatory da Universidade do Arizona. Utilizando o instrumento MATISSE do Observatório Europeu do Sul, a equipa conseguiu a detecção de maior contraste de uma estrela companheira alguma vez registada com esta técnica.
A descoberta dá aos cientistas um raro “laboratório” natural para estudar poeira exozodiacal quente. Essa poeira tem sido 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 suposições básicas sobre como os sistemas planetários se comportam. As partículas são incrivelmente pequenas, comparáveis à fumaça de um incêndio, e orbitam muito perto de sua estrela. O calor e a radiação intensos nesta região devem destruir a poeira quase imediatamente.
“Se vemos uma quantidade tão grande de poeira, ela precisa ser substituída rapidamente, ou é necessário que haja algum mecanismo que estenda a vida útil da poeira”, disse Stuber.
Outro mundo é um problema para encontrar
O mistério torna-se mais importante porque frequentemente aparece poeira quente em torno de estrelas que os cientistas esperam que possam acolher planetas semelhantes à Terra. O planejado Observatório de Mundos Habitáveis (HWO) da NASA, com lançamento previsto para 2040, foi projetado para interceptar a luz das estrelas usando coronógrafos avançados para que planetas fracos possam ser vistos.
A poeira quente interfere neste processo através do que os investigadores chamam de “vazamento coronográfico” – luz dispersa que pode ocultar sinais de mundos potencialmente habitáveis. Aprender de onde vem essa poeira e como ela se comporta será essencial para futuras missões de caça a planetas.
Uma surpresa revelada pela interferometria
Para investigar o sistema mais de perto, a equipe de Stauber usou a interferometria, um método que combina a luz de vários telescópios para simular um muito maior. Os pesquisadores observaram Kappa Tucane A repetidamente entre 2022 e 2024.
A equipe internacional planejou inicialmente 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 estrela-mãe – o mais próximo que qualquer planeta do nosso sistema solar está do Sol.
Um laboratório estelar toma forma
Segundo Stuber, esta descoberta muda a forma como os cientistas veem todo o sistema. Em vez de ser um simples mistério, Kappa Tucanae A serve agora como um ambiente complexo para estudar interações estelares extremas. A estrela companheira viaja para longe do sistema antes de retornar pela região interna cheia de poeira.
“Basicamente não há maneira de esta companheira não estar de alguma forma ligada à produção de poeira”, disse o astrônomo associado do Observatório Steward, Steve Ertel, co-autor do estudo. “Ele deve interagir dinamicamente com a poeira.”
Décadas de conhecimento técnico
O progresso reflete anos de liderança em interferometria no Steward Observatory. Seu Interferômetro do Grande Telescópio Binocular (LBTI), financiado pela NASA e localizado no Monte Graham, revolucionou o estudo da poeira exozodiacal quente, que é menos extrema do que a poeira quente vista ao redor de Kappa Tucana A.
A estabilidade e sensibilidade do instrumento ajudaram a estabelecer o Steward como um centro global para pesquisa de poeira exozodiacal. Este sucesso atraiu um grande apoio da NASA, da National Science Foundation e de doadores privados e colocou o observatório na vanguarda da ciência dos exoplanetas.
Construindo a próxima geração de ferramentas
Essa experiência está agora moldando a tecnologia futura. Os investigadores Steward estão a contribuir para um novo interferómetro de anulação europeu que será 50 vezes mais sensível do que os instrumentos anteriores.
A conexão é pessoal e também técnica. Denis Defray, que liderou o desenvolvimento do instrumento europeu, formou-se anteriormente como investigador de pós-doutoramento no Observatório Steward e ajudou a desenvolver o LBTI.
“A Steward estabeleceu-se como líder mundial neste tipo de investigação, o que é realmente importante para imagens da exo-Terra”, disse Ertel, que recebeu uma bolsa da NASA para estudar poeira exozodiacal utilizando o novo instrumento.
Novas maneiras de entender a poeira cósmica
O sistema Kappa Tucanae A abre muitas novas oportunidades de pesquisa. Ao examinar 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 poderá esclarecer se os campos magnéticos prendem partículas de poeira carregadas, como sugerido pelos investigadores da Steward, Georg Riecke e Andres Gaspar. Isto poderia 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 mecanismos físicos totalmente diferentes também podem estar em jogo.
Olhando para descobertas futuras
As descobertas sugerem que outras estrelas com poeira quente também podem hospedar companheiras ocultas. Os investigadores do Observatório Steward planeiam agora reexaminar os sistemas que observaram no passado, à procura de estrelas ignoradas.
À medida que o Observatório de Mundos Habitáveis da NASA se aproxima do lançamento, descobertas como estas fornecem informações essenciais sobre os ambientes que os astrónomos encontrarão.
“Considerando que o sistema Kappa Tucanai A já foi visto muitas vezes antes, não esperávamos encontrar esta estrela companheira”, disse Stuber. “Isto torna este sistema único ainda mais excitante, agora que abre novos caminhos para a exploração da misteriosa poeira exozodiacal quente.”
