Esqueça as megaestruturas de alienígenas: novas observações explicam o comportamento da estrela Tabby apenas poeira

Imagem artística da KIC 8462852, cujo brilho mudou de maneira incomum nos últimos anos

A busca científica por planetas no século 21 se desenrolou de verdade, e o método de trânsito está em primeiro lugar. Quando um planeta passa na frente de sua estrela-mãe, como visto do nosso ponto de vista, parte da luz da estrela desaparece por um tempo. Tais trânsitos fornecem aos caçadores planetários um método frutífero de procurar mundos em órbitas próximas a outras estrelas. Hoje, já conhecemos milhares de estrelas com seus próprios planetas, e a maioria delas foi descoberta pelo método de trânsito.

Ao desenvolver uma missão que se concentra em encontrar planetas, devemos esperar que, com sua ajuda, descobriremos muitas esquisitices. No entanto, os astrônomos não estavam prontos para detectar uma maravilha como a estrela do gato malhado , cujo brilho é abafado com muita força e completamente irregularmente. Após vários anos de especulação sobre esse tópico, durante os quais houve versões de tempestades de cometas a megaestruturas de alienígenas, os cientistas finalmente resolveram esse enigma . O culpado recebeu poeira, embora se comporte de uma maneira um tanto incomum.


À esquerda está o infravermelho, à direita está a radiação ultravioleta da estrela do gato malhado. Não há evidências de uma infinidade de explicações para quedas de luminosidade por causas "naturais".

Ao longo de vários anos, a missão Kepler pôde estudar mais de 100.000 estrelas. Entre centenas de milhares de estrelas, uma se destacou por seu comportamento interessante. KIC 8462852, conhecida como estrela Tabby, ou estrela Boyajyan (em homenagem ao descobridor desse comportamento) ou como WTF? (onde está o fluxo? [brincar de palavras é a mesma abreviação de onde está o fluxo, "onde está o brilho" e o que diabos é "o que diabos" / aproximadamente transl.])) tem uma combinação completamente única de propriedades. Ela é ao mesmo tempo:

• demonstra uma queda séria na luminosidade, até 22% (para a maioria das estrelas do planeta, sua luminosidade é reduzida em não mais de 1%),
• desaparece lentamente por períodos de várias décadas, mas às vezes se torna mais brilhante (o que nenhuma outra estrela semelhante faz)
• o brilho geral flutua durante a diminuição da luminosidade (e não apenas diminui gradualmente e depois aumenta, como é o caso dos planetas),
• Não produz radiação infravermelha (que é mostrada por todas as outras estrelas com uma grave diminuição na luminosidade).

Isso deu origem a um enigma complexo.


Um grande número de imagens de sistemas protoplanetários já foi obtido. Uma obra de arte nesta área é o telescópio infravermelho SPHERE, que produz imagens regularmente com uma resolução da ordem de 10 "ou inferior a 0,003 graus por pixel. O KIC 8462852 não possui as propriedades usuais ou radiação infravermelha.

Não poderia ser um planeta, porque o planeta não pode ser tão grande que bloqueie tanta luz da estrela. Mesmo se você imaginar um planeta com um enorme sistema de anéis, como o gigante Saturno, as quedas de luminosidade serão periódicas e suaves, com um certo platô no gráfico. Mas isso contradiz os dados coletados.


Representação artística do sistema de anéis de um jovem planeta gigante ou da anã marrom J1407b que orbita outra estrela. Mundos com anéis extremamente fortemente desenvolvidos podem levar a uma forte diminuição da luz visível de uma estrela, mas essas diminuições devem ser periódicas, o que não foi observado.

Poderia ser uma estrela muito jovem, com planetesimais , um disco protoplanetário e um ambiente extremamente poeirento. Todas as estrelas que vimos com uma forte queda na luminosidade se enquadram nessa categoria.

Mas a estrela de Tabby é velha demais para ter um disco protoplanetário: tem muitas centenas de milhões de anos. E o mais importante, ele não fornece a radiação infravermelha que uma estrela com um disco protoplanetário deve ter. Portanto, essa estrela foi originalmente chamada de WTF, "onde está o brilho".


Imagem artística de uma jovem estrela rodeada por um disco protoplanetário. Muitas propriedades de discos protoplanetários em torno de estrelas semelhantes ao sol são desconhecidas, mas todas elas possuem radiação infravermelha característica. Tabby não tem isso.

Pode haver vários eventos sucessivos associados à passagem de cometas, durante os quais eles emitem uma grande quantidade de poeira, caindo na parte interna do sistema estelar. Recentemente, foi mostrado como isso pode explicar as quedas de luminosidade observadas a curto prazo.


Ilustração de uma tempestade do cometa em torno da estrela perto de nós Este corvo . A variante do cometa é uma das explicações para a diminuição da luminosidade da estrela Tabby, que também foi rejeitada após receber um espectro astronômico de alta qualidade.

Mas há outro fenômeno que não explica a solução proposta: uma diminuição a longo prazo da luminosidade de uma estrela. A estrela é chamada de “estrela malhada” não porque foi descoberta por este cientista em particular, mas porque iniciou uma investigação científica de comportamentos interessantes e importantes que nunca haviam sido encontrados antes.

Mas essa estrela é conhecida há mais de um século e estamos vendo uma diminuição de luminosidade a longo prazo, o que esse modelo não pode explicar. A poeira do planeta desaparece em poucos meses; para bloquear a luz de uma estrela por cem anos, seria necessário bombardeá-la com cometas quase continuamente. Exigiria a presença de muitos cometas em órbitas semelhantes, mas não imaginamos como obter essa configuração.


Curva de luz de Harvard para a estrela KIC 8462852 e uma comparação com outras duas estrelas cujo brilho aparente não mudou.

Que explicações possíveis restaram? Uma das idéias populares era que, em torno desta estrela, uma civilização tecnologicamente avançada está construindo uma megaestrutura que periodicamente (ou aperiodicamente) cobre a maior parte da luz da estrela. A estrutura está se aproximando da conclusão ao longo do tempo e bloqueia cada vez mais luz. O fato de nos últimos cem anos a luz da estrela ter diminuído tanto pode ser explicado pelo progresso da construção.

A ideia é intrigante, embora não padrão.


A megaestrutura inacabada de alienígenas, que, em princípio, poderia ser detectada pelo telescópio espacial Gaia, poderia obscurecer parcialmente a luz da estrela. No entanto, não é isso que acontece nas proximidades do KIC 8462852 - essa opção rejeita o estudo do espectro.

Mas, graças ao grande número de observações subsequentes, sabemos que não é assim. A razão é que a megaestrutura dos alienígenas seria completamente opaca à luz: não poderia passar por ela. Não poderia ter passado por planetas, luas ou quaisquer outros objetos sólidos.

Das 19.000 imagens obtidas nos últimos três anos, tiradas em quatro faixas de comprimento de onda, da azul à luz infravermelha, aprendemos que em todos os casos de brilho ofuscado, a luz azul é bloqueada principalmente: de decaimentos a curto prazo a desbotamento a longo prazo. E apenas uma coisa pode bloquear a luz azul, deixando o vermelho passar: partículas de poeira de um determinado tamanho.


À esquerda - uma foto com luz visível, à direita - no infravermelho; O glóbulo Barnard 68 rico em poeira é visível na imagem.A luz infravermelha é bloqueada menos porque partículas finas de poeira não podem interagir com a luz com um comprimento de onda longo.

Então deve ser poeira. Qualquer que seja o motivo da diminuição da quantidade de luz transmitida, bem como o escurecimento a longo prazo, a poeira deve ser a base desse fenômeno. As quedas de luminosidade do Kepler e o desbotamento milenar são causados ​​pelo mesmo fenômeno. Conforme indicado no novo trabalho :

Essa atenuação de cor indica a presença de partículas de poeira de até ~ 0,1 μm de tamanho. Supunha-se que esse pó fosse expelido pela pressão da radiação da estrela rapidamente, de modo que nuvens de poeira tiveram que se formar em poucos meses. As observações infravermelhas modernas foram feitas com uma camada de poeira de 12,4% ± 1,3%, e elas correspondem ao escurecimento da luz pela poeira circunstelar.

É para isso que a evidência aponta: poeira. Mas, ainda assim, a situação permanece um tanto misteriosa.


Uma ilustração de uma região complexa e empoeirada ao redor de uma estrela que foi sobreposta com dados recentes de Tabota Boyajyan mostrando falhas recentes de luminosidade. Não pode haver poeira na superfície da estrela, como mostra a figura.

Como resultado, a estrela Tabby combina em si características, cuja presença simultânea não poderíamos esperar:

• A imagem coincide com a que deveria estar na presença de uma grande quantidade de poeira circunstelar, o que geralmente indica a juventude extraordinária da estrela, que está nos estágios de formação.
• A estrela em si é mais brilhante, mais quente e mais massiva que o sol: emite quatro vezes mais luz que o sol.
• A estrela é antiga: tem centenas de milhões de anos e, em todos os aspectos, queima constantemente, estando na sequência principal.

Em outras palavras, a poeira visível por nós deve permanecer apenas alguns meses, levando em consideração as propriedades da estrela. Então, a estrela tem uma maneira de reabastecer a poeira. Até onde sabemos, existem duas possibilidades significativas: ou a estrela possui um anel externo de poeira com densas nuvens de poeira ou é constantemente bombardeada por asteróides, ou a estrela tem algum objeto externo que bloqueia sua luz.


Atualmente, a idéia principal é a existência de um disco de poeira e fragmentos ao redor da estrela. Então deveria ter ocorrido uma coincidência incrível, na qual seu avião coincidiria idealmente com nossa linha de visão - esse seria um evento notável, mas improvável. Mesmo com uma probabilidade de 1%, seria estranho que os 99% restantes das estrelas não observassem isso.

A diminuição do brilho aparente da estrela a partir da década de 1890, aparentemente, continua hoje, em 2018, mas é desigual. Além disso, há constantemente períodos de diminuição temporária da luminosidade, com duração de meses, bem como quedas mais curtas, com duração não superior a um dia. Isso é definitivamente uma conseqüência da presença de partículas de poeira, provavelmente com aproximadamente 100 nm de tamanho. A proporção da porcentagem de luz bloqueada em diferentes comprimentos de onda confirma isso e rejeita outras hipóteses.

Mas de onde vem esse pó? Para reduzir o número de opções, os cientistas calcularam a quantidade de poeira necessária para explicar o escurecimento gradual da luz visível da estrela nos últimos 100 anos, bem como para quedas de curto prazo. Para bloquear, com base no avião que cruza a poeira da nossa linha de visão, será necessária uma massa de poeira equivalente à lua.


Inicialmente, um cenário de fragmento cometário foi considerado para explicar o que aconteceu com a estrela de Tabby. Mas, em vez disso, vários objetos semelhantes a cometas com longos períodos de revolução e halos massivos de poeira podem levar a essas quedas transitórias de luminosidade transitória, no entanto, isso exigirá uma enorme massa de matéria que não está na forma de objetos opacos.

Mas isso não é tudo. Estudos anteriores sugeriram que uma grande quantidade de poeira interestelar pode existir no espaço, conforme evidenciado pelos dados.

Essa teoria pode substituir ou complementar a variante circunstancial. Um disco de material em torno de uma estrela é a coisa menos necessária para explicar. Uma quantidade enorme de poeira pode não estar no plano que estamos observando, mas também fora dele, possivelmente formando um halo. Não sabemos disso, mas sabemos que, se existir, não deve estar muito perto da estrela, caso contrário, irradiaria no raio infravermelho. Os cometas também devem emitir radiação infravermelha; O telescópio James Webb provavelmente será capaz de descobrir se os cometas são responsáveis ​​por diminuir temporariamente a luminosidade da estrela.


Um disco de poeira e fragmentos, orbitando em torno da própria estrela ou em torno de seus planetas, deve emitir radiação infravermelha - mas isso não é observado. Entretanto, nossas observações podem explicar a presença de um disco (ou halo) localizado mais longe da estrela.

Finalmente, há outra teoria candidata para explicar as observações: a poeira pode ser o resultado de indigestão estelar.

Se essa estrela tentasse digerir um planeta, um gigante gasoso do tamanho de, digamos, Urano, isso poderia explicar tudo. Uma queda de longo prazo em uma estrela na espiral de um planeta ou em vários corpos planetários, que ocorreu talvez centenas ou milhares de anos atrás, pode levar a um aumento temporário no brilho, a partir do qual a estrela retorna ao seu estado normal e estável. E as quedas de luminosidade observadas podem ser explicadas por fragmentos planetários de cataclismos anteriores ou pela evaporação e emissão de gás de corpos menores.


Uma imagem artística de HD 189733 b, o quente Júpiter tão próximo de sua estrela que sua atmosfera ferve e escapa para o espaço. Se o KIC 8462852 tivesse engolido recentemente um gigante gasoso, ele poderia, em princípio, "arrotar" partículas de poeira, o que poderia causar o escurecimento da luz observado.

Independentemente de qual mecanismo funcione aqui, podemos ter certeza de uma coisa: a razão do desbotamento da estrela de Tabby está no pó. Trata-se de poeira particulada normal contendo partículas de até 100 nm de tamanho ou menos que o comprimento de onda da luz visível. O mesmo pó, que causa quedas breves, com menos de um dia ou menos de brilho, também causa manchas por vários meses e levou a uma mancha geral da estrela nos últimos cem anos. Tudo isso é devido à poeira normal e normal.

Uma pergunta grande e aberta é a seguinte: de onde veio esse pó? Não existe porque essa estrela é jovem ou ainda está se formando, e a presença de um companheiro invisível em uma estrela está sujeita a severas restrições. Não pode ser totalmente interestelar. Algum planeta foi cozido demais por uma estrela? Há algo mais incomum acontecendo lá? A única maneira de descobrir é realizar mais pesquisas científicas e melhor qualidade. Uma coisa é clara: mesmo que megaestruturas de alienígenas existam em algum lugar, elas não existem lá.