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terça-feira, 22 de setembro de 2015

Potentes auroras descobertas em uma anã marrom | Powerful Auroras Found at Brown Dwarf


Esta concepção artística representa uma aurora em uma anã marrom. se fosse possível ver uma aurora em uma anã marrom, ela seria um milhão de vezes mais brilhante do que uma aurora na Terra.
Créditos: Chuck Carter e Gregg Hallinan/Caltech
Os misteriosos objetos chamados anãs marrons sâo às vezes  chamados  "estrelas que falharam." Elas são pequenas demais para que possa ocorrer a fusão de átomos de hidrogênio em seus núcleos, como faz a maioria das estrelas, porém também são grandes demais para serem classificadas como planetas. Mas um novo estudo publicado na revista Nature indica que elas  conseguem criar  poderosas auroras, similares às que ocorrem ao redor dos polos magnéticos da Terra.

"Esta é uma manifestação totalmente nova de atividade magnética para aquele tipo de objeto," disse Leon Harding,  tecnólogo do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em Pasadena, Califórnia, e coautor do estudo.

Na Terra, as auroras são criadas quando partículas carregadas do vento solar entram na magnetosfera de nosso planeta, uma região onde os campos magnéticos da Terra se aceleram e as levam em dierção aos polos. Lá, elas colidem com átomos de gás na atmosfera, resultando em uma brilhante exibição de cores no céu.

"Quando os elétrons descem em espiral em direçãpo à atmosfera, produzem emissões de rádio, e quando atingem a atmosfera, excitam o hidrogênio em um processo que ocorre na Terra e em outros planetas," disse Gregg Hallinan, professor assistente de astronomia no Instituto de Tecnologia da Califórnia, o Caltech, em Pasadena, que chefiou a equipe. "Nós sabemos que esse tipo de comportamento de aurora se espalha de planetas até anãs marrons."

As anãs marrons geralmente são objetos frios e esmaecidos, porém suas auroras são cerca de um milhão de vezes mais potentes que as da Terra, e se nós, de alguma forma, as pudéssemos ver, elas seriam em torno de um milhão de vezes mais brilhantes, disse Hallinan. Além disso, enquanto o verde é a cor predominante nas auroras na Terra, uma cor vermelha vívida sobressairia na aurora de uma anã marrom devido ao alto conteúdo de hidrogênio na atmosfera do objeto.

As bases dessa descoberta foram lançadas no começo da década de 2000, quando os astrônomos começaram a descobrir emissões de rádio de anãs marrons. Isso foi algo surpreendente porque anãs marrons não geram grandes labaredas e emissões de partículas carregadas como o fazem o Sol  e outros tipos de estrelas. A causa dessas emissões de rádio era uma grande questão.

Hallinan descobriu, em 2006, que anãs marrons podem também pulsar em frequências de rádio. Esse fenômeno pulsátil é similar ao que é observado de planetas em nosso sistema solar nos quais ocorrem auroras.

Harding, trabalhando no grupo de  Hallinan enquanto fazia seus estudos de doutorado, descobriu que havia também variabilidade periódica no comprimento de onda de luz óptica vinda de anãs marrons que pulsam em frequências de rádio. Ele publicou esses achados no Astrophysical Journal. Harding construiu um instrumento chamado fotômetro óptico de alta velocidade, que procura variações na intensidade da luz de objetos celestes, para examinar este fenômeno.

A combinação de resultados fez os cientistas imaginarem: Poderia essa variabilidade na luz de anãs marrons ser causada por auroras?

Neste novo estudo,pesquisadores examinaram a anã marrom LSRJ1835+3259, localizada a cerca de 20 anos-luz da Terra. Cientistas a estudaram utilizando alguns dos mais potentes telescópios do mundo — o National Radio Astronomy Observatory's Very Large Array, em Socorro, New Mexico, e os telescópios do Observatório W.M. Keck no Havaí — além do Telescópio Hale, no Observatório Palomar, na Califórnia.

Uma vez que não há vento estelar para criar auroras em anãs marrons, os pesquisadores não sabem ao certo o que a está gerando em LSRJ1835+3259.Um planeta em órbita movendo-se através da magnetosfera da anã marrom poderia estar gerando uma corrente, mas os cientistas teriam de mapear a aurora para descobrir sua fonte.

A descoberta relatada na edição de 30 de junho da Nature poderia ajudar os cientistas a compreender melhor como as anãs marrons geram campos magnéticos. Além disso, as anãs marrons ajudarão os cientistas a estudar exoplanetas — que são planetas situados fora do nosso sistema solar—, já que a atmosfera das frias anãs marrons é similar à que os  astrônomos esperam encontrar em muitos exoplanetas.

"É um desafio estudar a atmosfera de exoplanetas porque há, frequentemente, uma estrela próxima muito mais brilhante, cuja luz prejudica as observações. Mas podemos olhar a atmosfera de anãs marrons sem essa dificuldade," disse Hallinan.

Hallinan também espera medir o campo magnético de exoplanetas utilizando o recém-construído Conjunto de Longo Comprimento de Onda de Owens Valley, financiado pelo Caltech, JPL, NASA e a National Science Foundation.


Tradução de Luiz Leitão da Cunha



This artist's concept shows an auroral display on a brown dwarf. If you could see an aurora on a brown dwarf, it would be a million times brighter than an aurora on Earth.
Credits: Chuck Carter and Gregg Hallinan/Caltech
Mysterious objects called brown dwarfs are sometimes called "failed stars." They are too small to fuse hydrogen in their cores, the way most stars do, but also too large to be classified as planets. But a new study in the journal Nature suggests they succeed in creating powerful auroral displays, similar to the kind seen around the magnetic poles on Earth.

"This is a whole new manifestation of magnetic activity for that kind of object," said Leon Harding, a technologist at NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, and co-author on the study.

On Earth, auroras are created when charged particles from the solar wind enter our planet's magnetosphere, a region where Earth's magnetic field accelerates and sends them toward the poles. There, they collide with atoms of gas in the atmosphere, resulting in a brilliant display of colors in the sky.

"As the electrons spiral down toward the atmosphere, they produce radio emissions, and then when they hit the atmosphere, they excite hydrogen in a process that occurs at Earth and other planets," said Gregg Hallinan, assistant professor of astronomy at the California Institute of Technology in Pasadena, who led the team. "We now know that this kind of auroral behavior is extending all the way from planets up to brown dwarfs."

Brown dwarfs are generally cool, dim objects, but their auroras are about a million times more powerful than auroras on Earth, and if we could somehow see them, they'd be about a million times brighter, Hallinan said. Additionally, while green is the dominant color of earthly auroras, a vivid red color would stand out in a brown dwarf's aurora because of the higher hydrogen content of the object's atmosphere.

The foundation for this discovery began in the early 2000s, when astronomers began finding radio emissions from brown dwarfs. This was surprising because brown dwarfs do not generate large flares and charged-particle emissions the way the sun and other kinds of stars do. The cause of these radio emissions was a big question.

Hallinan discovered in 2006 that brown dwarfs can pulse at radio frequencies, too. This pulsing phenomenon is similar to what is seen from planets in our solar system that have auroras.

Harding, working as part of Hallinan's group while pursuing his doctoral studies, found that there was also periodic variability in the optical wavelength of light coming from brown dwarfs that pulse at radio frequencies. He published these findings in the Astrophysical Journal. Harding built an instrument called an optical high-speed photometer, which looks for changes in the light intensity of celestial objects, to examine this phenomenon.

The combination of results made scientists wonder: Could this variability in light from brown dwarfs be caused by auroras?

In this new study, researchers examined brown dwarf LSRJ1835+3259, located about 20 light-years from Earth. Scientists studied it using some of the world's most powerful telescopes -- the National Radio Astronomy Observatory's Very Large Array, Socorro, New Mexico, and the W.M. Keck Observatory's telescopes in Hawaii -- in addition to the Hale Telescope at the Palomar Observatory in California.

Given that there's no stellar wind to create an aurora on a brown dwarf, researchers are unsure what is generating it on LSRJ1835+3259. An orbiting planet moving through the magnetosphere of the brown dwarf could be generating a current, but scientists will have to map the aurora to figure out its source.

The discovery reported in the July 30 issue of Nature could help scientists better understand how brown dwarfs generate magnetic fields. Additionally, brown dwarfs will help scientists study exoplanets, planets outside our solar system, as the atmosphere of cool brown dwarfs is similar to what astronomers expect to find at many exoplanets.

"It's challenging to study the atmosphere of an exoplanet because there's often a much brighter star nearby, whose light muddles observations. But we can look at the atmosphere of a brown dwarf without this difficulty," Hallinan said.

Hallinan also hopes to measure the magnetic field of exoplanets using the newly built Owens Valley Long Wavelength Array, funded by Caltech, JPL, NASA and the National Science Foundation.

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