VLTI detectou luz exozodiacal

Esta concepção artística mostra um planeta imaginário em órbita de uma estrela próxima com a brilhante luz exozodiacal que se estende pelo céu ofuscando a Via Láctea. Trata-se de radiação estelar refletida por poeira criada a partir de colisões entre asteroides e evaporação de cometas. A presença de tais nuvens espessas de poeira nas regiões internas em torno de algumas estrelas poderá dificultar a obtenção de imagens diretas de planetas do tipo terrestre. Crédito: © ESO/L. Calçada

 Com o auxílio do interferômetro do Very Large Telescope (VLT), uma equipe internacional de astrônomos detectou luz exozodiacal próximo das zonas habitáveis de nove estrelas próximas. Esta luz trata-se da radiação estelar refletida por poeira criada a partir de colisões entre asteroides e evaporação de cometas.

 A presença de tais quantidades de poeira nas regiões internas em torno de algumas estrelas poderá ser um obstáculo à obtenção de imagens diretas de planetas do tipo terrestre.

 Com o auxílio do interferômetro do VLT, operando no infravermelho próximo, uma equipe de astrônomos observou 92 estrelas próximas para investigar a luz exozodiacal originada por poeira quente próximo das suas zonas habitáveis e combinou estes novos dados com observações anteriores.

 Descobriu-se esta radiação brilhante — formada por grãos de poeiras quentes exozodiacal resplandecentes ou pela reflexão da radiação estelar nestes grãos — em torno de nove das estrelas observadas.

 A luz zodiacal pode ser observada a partir de locais escuros e límpidos da Terra, apresentando-se como uma luz branca difusa e tênue no céu noturno, logo após o pôr-do-Sol ou antes do amanhecer. É formada pela luz solar refletida por pequenas partículas e parece estender-se até à vizinhança do Sol. Esta radiação refletida não é apenas observada a partir da Terra, mas pode ser visualizada de qualquer ponto do Sistema Solar.

Um glorioso céu estrelado, com uma coluna brilhante de luz zodiacal, ilumina a paisagem desértica em torno do Cerro Paranal, local de acolhimento do Very Large Telescope (VLT) do ESO. Crédito: © ESO/Y.Beletsky

 O brilho que se observou neste novo estudo é uma versão muito mais extrema do mesmo fenômeno. Apesar desta luz exozodiacal — luz zodiacal em torno de outros sistemas estelares — ter sido já observada, este é o primeiro grande estudo sistemático deste fenômeno em outras estrelas.

 Contrariamente as observações anteriores, a equipe não observou poeira que dará mais tarde origem a planetas, mas sim poeira formada nas colisões entre pequenos planetas com alguns quilômetros de tamanho — os chamados planetesimais, que são objetos semelhantes a asteroides e cometas do Sistema Solar. É precisamente poeira desta natureza que está igualmente associada à luz zodiacal no Sistema Solar.

 “Se queremos estudar a evolução de planetas do tipo terrestre próximo das suas zonas habitáveis, temos que observar a poeira zodiacal nessa região em torno de outras estrelas”, diz Steve Ertel, do ESO e Universidade de Grenoble, França, autor principal do artigo científico que descreve os resultados.

 “Detectar e caracterizar este tipo de poeira em torno de outras estrelas é uma maneira de estudar a arquitetura e evolução de sistemas planetários”.

 Para conseguirmos detectar poeira muito tênue próximo da estrela central ofuscante são necessárias observações de alta resolução com alto contraste. A interferometria — que combina a radiação coletada por diferentes telescópios ao mesmo tempo — feita no infravermelho é, até agora, a única técnica que permite que este tipo de sistemas seja descoberto e estudado.

 Ao utilizar o poder do VLT, levando os instrumentos até ao seu limite máximo de eficácia e precisão, a equipe conseguiu atingir um nível de desempenho cerca de dez vezes melhor que com outros instrumentos existentes. Para cada uma das estrelas, a equipe utilizou os Telescópios Auxiliares de 1,8 metros para coletar a radiação para o VLT.

 Para os objetos que apresentavam luz exozodiacal foi possível resolver por completo os discos extensos de poeira e separar o seu fraco brilho da radiação estelar dominante. Ao analisar as propriedades das estrelas rodeadas por um disco de poeira exozodiacal, a equipe descobriu que a maior parte da poeira é detectada em torno de estrelas mais velhas.

Esta linda imagem captura a luz zodiacal, uma radiação brilhante em forma de triângulo facilmente observada em locais livres de luar forte e poluição luminosa. Esta composição foi registrada no Observatório de La Silla do ESO, no Chile, em setembro de 2009, em direção a oeste, alguns minutos depois do pôr-do-Sol. Podemos ver um mar de nuvens que se instalou no vale por baixo de La Silla, local que se situa a uma altitude de 2.400 metros, com menos picos montanhosos a sair da neblina. A luz zodiacal trata-se de radiação solar refletida por partículas de poeira que se encontram entre o Sol e a Terra, e que pode ser vista ao nascer e ao pôr-do-Sol. Como o nome implica, este brilho celeste aparece sobre o anel de constelações conhecido por Zodíaco, que são as constelações que se encontram na eclíptica, o “caminho” aparente percorrido pelo Sol ao atravessar o céu da Terra. Crédito: © ESO/Y. Beletsky

 Este resultado é bastante surpreendente e levanta algumas questões relativas aos sistemas planetários. Qualquer produção de poeira que conhecemos, causada por colisões de planetesimais, deveria diminuir com o tempo, uma vez que o número destes objetos vai reduzindo à medida que estes vão sendo destruídos.

 A amostra dos objetos observados inclui também 14 estrelas para as quais já houve detecção de exoplanetas. Todos estes planetas encontram-se na mesma região onde a poeira dos sistemas mostra luz exozodiacal. A presença de luz exozodiacal em sistemas com planetas poderá, por isso, dificultar os estudos astronômicos de exoplanetas.

 A emissão da poeira exozodiacal, mesmo a baixos níveis, torna-se muito mais difícil a detecção de planetas do tipo terrestre a partir de imagens diretas. A luz exozodiacal detectada deste rastreio é cerca de um fator 1.000 vezes mais brilhante do que a luz zodiacal observada em torno do Sol.

 O número de estrelas que contêm luz zodiacal ao nível do Sistema Solar é provavelmente muito maior do que os números encontrados neste rastreio. Estas observações são assim um primeiro passo em estudos mais detalhados de luz exozodiacal.

Esta concepção artística mostra um planeta imaginário em órbita de uma estrela próxima com a brilhante luz exozodiacal que se estende pelo céu ofuscando a Via Láctea. Trata-se de radiação estelar refletida por poeira criada a partir de colisões entre asteroides e evaporação de cometas. A presença de tais nuvens espessas de poeira nas regiões internas em torno de algumas estrelas poderá dificultar a obtenção de imagens diretas de planetas do tipo terrestre. Crédito: © ESO/L. Calçada

 “A elevada taxa de detecção encontrada a este nível de brilho sugere que deve haver um número significativo de sistemas que contêm poeira mais tênue que não foi detectada no nosso rastreio, mas que, ainda assim, é mais brilhante que a poeira zodiacal presente no Sistema Solar”, explica Olivier Absil, Universidade de Lieja, coautor do artigo.

 “A presença de tal poeira em tantos sistemas poderá por isso tornar-se um obstáculo a observações futuras, que pretendam obter imagens diretas de exoplanetas do tipo terrestre”.

 A equipe utilizou o instrumento visitante PIONIER (Precision Integrated-Optics Near-infrared Imaging ExpeRiment) no VLTI, o qual pode ligar interferometricamente os quatros Telescópios Auxiliares ou os quatro Telescópios Principais do VLT, no Observatório do Paranal. Deste modo, foi obtida, não apenas uma resolução extremamente elevada dos objetos, mas também se conseguiu uma elevada eficiência na observação.

 Observações anteriores feitas com a rede CHARA — um interferômetro astronômico óptico operado pelo Center for High Angular Resolution Astronomy (CHARA), da Universidade do Estado da Geórgia, e o seu instrumento FLUOR, que combina o feixe de fibras. Como subproduto, estas observações levaram também à descoberta inesperada de novas estrelas companheiras a orbitar algumas das estrelas mais massivas da amostra.

 “Estas novas companheiras sugerem que deveríamos rever a nossa compreensão atual de quantas estrelas deste tipo são efetivamente duplas”, disse Lindsay Marion, autora principal de um artigo científico adicional dedicado a este trabalho complementar, que usa os mesmos dados.

‣ Fonte: European Southern Observatory (ESO)