A cerca de 70 anos-luz da Terra, uma estrela conhecida como Kappa Tucanae A tem deixado astrônomos perplexos há muito tempo. Ela é cercada por poeira aquecida a mais de 1.000 graus Fahrenheit, brilhando intensamente enquanto orbita muito perto da estrela. Sob tais condições, a poeira não deveria sobreviver. Deveria evaporar ou ser empurrada para longe pela radiação da estrela em pouco tempo.
Agora, pesquisadores da Universidade do Arizona acreditam ter encontrado uma peça crucial que estava faltando. Eles identificaram uma estrela companheira que passa repetidamente pela mesma região onde essa poeira anormalmente quente permanece.
Uma Descoberta Recorde
Os achados foram publicados na Revista Astronômica e liderados por Thomas Stuber, um associado de pesquisa de pós-doutorado no Observatório Steward da Universidade do Arizona. Usando o instrumento MATISSE do Observatório Europeu do Sul, a equipe obteve a detecção de maior contraste de um companheiro estelar já registrada com essa tecnologia.
Esta descoberta oferece aos cientistas um raro “laboratório” natural para estudar poeira exozodiacal quente. Esse tipo de poeira tornou-se um obstáculo significativo na busca por planetas semelhantes à Terra ao redor de outras estrelas.
Por que a Poeira Exozodiacal Quente é Tão Confusa
A poeira exozodiacal quente desafia ideias básicas sobre como os sistemas planetários se comportam. As partículas são incrivelmente pequenas, comparáveis à fumaça de um fogo, e orbitam extremamente perto de suas estrelas. O intenso calor e radiação nessas regiões deveriam destruir a poeira quase imediatamente.
“Se vemos poeira em quantidades tão grandes, isso precisa ser substituído rapidamente, ou deve haver algum tipo de mecanismo que prolongue a vida útil da poeira,” disse Stuber.
Um Problema para Encontrar Outros Terras
A mistério se torna ainda mais importante porque a poeira quente geralmente aparece ao redor de estrelas que os cientistas esperam que possam abrigar planetas semelhantes à Terra. O Observatório de Mundos Habitáveis (HWO) planejado pela NASA, que deve ser lançado na década de 2040, é projetado para bloquear a luz estelar usando coronógrafos avançados para que planetas fracos possam ser vistos.
A poeira quente interfere nesse processo criando o que os pesquisadores chamam de “vazamento coronográfico” – luz disseminada que pode ocultar os sinais de mundos potencialmente habitáveis. Aprender de onde essa poeira vem e como se comporta será essencial para futuras missões de busca por planetas.
Uma Surpresa Revelada pela Interferometria
Para investigar o sistema mais de perto, a equipe de Stuber usou interferometria, um método que combina a luz de vários telescópios para simular um telescópio muito maior. Os pesquisadores observaram Kappa Tucanae A repetidamente entre 2022 e 2024.
A equipe internacional inicialmente planejou rastrear as mudanças na poeira ao longo do tempo. Em vez disso, descobriram algo inesperado: uma estrela companheira se movendo em uma órbita altamente alongada. Em sua aproximação mais próxima, ela chega a 0,3 unidades astronômicas da estrela principal – mais perto do que qualquer planeta no nosso sistema solar chega ao sol.
Um Laboratório Estelar em Formação
De acordo com Stuber, essa descoberta muda a forma como os cientistas veem todo o sistema. Em vez de ser um mistério simples, Kappa Tucanae A agora serve como um ambiente complexo para estudar interações estelares extremas. A estrela companheira viaja para longe do sistema antes de mergulhar de volta pela região interna cheia de poeira.
“Basicamente, não há como essa companheira não estar de alguma forma conectada à produção dessa poeira,” disse o astrônomo associado do Observatório Steward, Steve Ertel, co-autor do estudo. “Ela tem que estar interagindo dinamicamente com a poeira.”
Décadas de Especialização Técnica
A inovação reflete anos de liderança em interferometria no Observatório Steward. O seu Interferômetro do Telescópio Binocular Grande (LBTI), financiado pela NASA e localizado no Monte Graham, transformou o estudo da poeira exozodiacal morna, que é menos extrema do que a poeira quente observada ao redor de Kappa Tucanae A.
A estabilidade e sensibilidade do instrumento ajudaram a estabelecer o Steward como um centro global para a pesquisa da poeira exozodiacal. Este sucesso atraiu um grande apoio da NASA, da Fundação Nacional de Ciências e de doadores privados, colocando o observatório na vanguarda da ciência dos exoplanetas.
Construindo a Próxima Geração de Instrumentos
Essa experiência está agora moldando a tecnologia futura. Os pesquisadores do Steward estão contribuindo para um novo interferômetro nulo europeu que será 50 vezes mais sensível do que os instrumentos anteriores.
A conexão é tanto pessoal quanto técnica. Denis Defrère, que lidera o desenvolvimento do instrumento europeu, treinou anteriormente no Observatório Steward como pesquisador de pós-doutorado e ajudou a construir o LBTI.
“O Steward se estabeleceu como o líder global nessa pesquisa, que é realmente crítica para a imagem de exo-Terras,” disse Ertel, que recebeu uma bolsa da NASA para estudar poeira exozodiacal usando o novo instrumento.
Novos Caminhos para Compreender 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 de onde vem a poeira quente, do que ela é composta, quão grandes são as partículas e como estão distribuídas.
O trabalho pode esclarecer se campos magnéticos aprisionam partículas de poeira carregadas, como sugerido pelos pesquisadores do Steward, George Rieke e András Gáspár. Também poderia testar se uma atividade frequente de cometas reabastece a poeira, um processo estudado pela pesquisadora do Steward, Virginie Faramaz-Gorka, que também é co-autora do artigo. Outros processos físicos totalmente diferentes também podem estar em ação.
Perspectivas para Descobertas Futuras
As descobertas sugerem que outras estrelas com poeira quente também podem hospedar companheiros ocultos. Pesquisadores do Observatório Steward agora planejam reexaminar sistemas observados no passado, em busca de estrelas que possam ter sido negligenciadas.
À medida que o Observatório de Mundos Habitáveis da NASA se aproxima do lançamento, descobertas como essa fornecem insights essenciais sobre os ambientes que os astrônomos enfrentarão.
“Considerando que o sistema Kappa Tucanae A foi observado muitas vezes antes, não esperávamos encontrar essa estrela companheira,” disse Stuber. “Isso torna ainda mais emocionante ter agora esse sistema único que abre novos caminhos para explorar a enigmática poeira exozodiacal quente.”