Trio de anãs marrons girando a uma velocidade recorde sugere que há um limite de rotação

Novas pesquisas documentaram as anãs marrons com rotação mais rápida já registradas. Os objetos estão girando tão rapidamente que, caso essa velocidade fosse maior, eles provavelmente se destruiriam. A descoberta pode significar que essas chamadas “estrelas fracassadas” têm um limite de velocidade intrínseco.

As três anãs marrons estão girando dez vezes mais rápido que Júpiter, completando uma única rotação em torno de seus eixos uma vez a cada hora. Isso é cerca de 30% mais veloz do que as anãs marrons com rotação mais rápidas registradas anteriormente, de acordo com o novo artigo, que deve aparecer na próxima edição do Astronomical Journal (uma pré-impressão está disponível no arXiv).

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Anãs marrons são comumente chamadas de estrelas fracassadas, já que são maiores do que um planeta, mas não têm pressão suficiente em seus núcleos para desencadear a fusão nuclear, que é como estrelas surgem.

Para medir a velocidade de rotação desses objetos, uma equipe de astrônomos da Western University, em Ontário, no Canadá, usou o Telescópio Espacial Spitzer da Nasa. Esses dados fotométricos foram então confirmados com observações de acompanhamento coletadas pelo telescópio Gemini North em Mauna Kea, no Havaí, e pelo telescópio Magellan Baade do Carnegie Institution for Science, no Chile.

“Usamos o Telescópio Espacial Spitzer para monitorar o brilho geral das anãs marrons ao longo do tempo”, explicou por e-mail Megan Tannock, a primeira autora do artigo e candidata a PhD na Western. “Manchas em suas superfícies — muito parecidas com a grande mancha vermelha de Júpiter — causam escurecimento ou brilho à medida que giram para dentro e para fora de vista, então [fomos capazes de] determinar os períodos de rotação desses objetos com base em padrões repetidos nos níveis de brilho.

Tannock e seus colegas usaram os telescópios terrestres para estudar a luz dispersa emitida por esses objetos. A equipe “investigou como a rotação rápida afeta as assinaturas de moléculas na atmosfera dos objetos”, resultando na detecção de um efeito forte, que serviu para confirmar os curtos períodos de rotação, disse Tannock.

Os números são um pouco surpreendentes. As três anãs marrons (designadas 2MASS J04070752+1546457, 2MASS J12195156+3128497 e 2MASS J03480772−6022270) estão girando a 350.000 quilômetros por hora ao longo de seus equadores. A “gravidade relativamente fraca das anãs marrons mal consegue mantê-las unidas”, explicou Sandy Leggett, astrônoma da Gemini North que não estava envolvido no estudo, em um comunicado à imprensa do NOIRLab.

Os pesquisadores, apesar de tentarem, não conseguiram encontrar nenhuma anã marrom girando mais rápido do que essas três, o que significa que a equipe provavelmente esbarrou em um aparente limite máximo. Como Leggett sugeriu, se fosse mais rápido, esses objetos se separariam. Tannock disse que há uma chance muito pequena de isso acontecer, e que algum tipo de mecanismo de freio deve existir para limitar a velocidade de rotação das anãs marrons.

Como era de se esperar, essas velocidades intensas estão resultando em alguns efeitos atmosféricos drásticos.

“Essas altas velocidades afetam o clima e podem definir o tamanho das tempestades que ocorrem”, disse Tannock. “Quando um objeto como uma anã marrom ou um planeta gigante gasoso gira muito rapidamente, os vórtices que se formam nas atmosferas tendem a ser menores e, quando giram mais lentamente, os vórtices que se formam tendem a ser maiores.”

Quanto ao motivo de esses objetos estarem girando tão rapidamente, os pesquisadores especulam que isso tem algo a ver com seus ambientes locais quando se formaram.

“As anãs marrons se formam da mesma forma que uma estrela, a partir do colapso de uma nuvem molecular gigante e, dependendo da quantidade de material e da distribuição do material, isso define a taxa de rotação inicial”, explicou Tannock. “As anãs marrons também podem ficar mais rápidas à medida que envelhecem: com o passar do tempo, elas esfriam e então se contraem e, para conservar o chamado momento angular, isso significa que também precisam girar mais rápido.”

Portanto, essas três anãs marrons provavelmente nasceram assim, mas, considerando que se formaram há centenas de milhões de anos — e possivelmente até bilhões de anos — é difícil dizer.

Até o momento, os astrônomos mediram os períodos de rotação de apenas 80 anãs marrons (a maioria completa uma rotação em torno de seu eixo a cada duas a 10 horas), então o tamanho da amostra ainda é muito pequeno. Tannock disse que sua equipe “teve sorte” em encontrar essas três velocistas, mas ela está confiante de que os astrônomos encontrarão mais anãs marrons com períodos de rotação igualmente curtos em um futuro próximo. Uma boa meta daqui para frente será determinar a população relativa desses objetos na Via Láctea.