Centenas de artigos foram escritos sobre a primeira anã marrom conhecida, Gliese 229B, desde sua descoberta por pesquisadores do Caltech no Observatório Palomar do Instituto em 1995. Mas um mistério urgente persiste sobre esse orbe: ele é muito fraco para sua massa.

Anãs marrons são mais leves que estrelas e mais pesadas que gigantes gasosos como Júpiter. E enquanto astrônomos mediram a massa de Gliese 229B como sendo cerca de 70 vezes a de Júpiter, um objeto desse peso deveria brilhar mais intensamente do que o que os telescópios observaram.

Agora, uma equipe internacional de astrônomos liderada pelo Caltech finalmente resolveu esse mistério: a anã marrom é, na verdade, um par de anãs marrons unidas , pesando cerca de 38 e 34 vezes a massa de Júpiter, que giram em torno uma da outra a cada 12 dias. Os níveis de brilho observados do par correspondem ao que é esperado para duas anãs marrons pequenas e fracas nessa faixa de massa.

"Gliese 229B foi considerada a anã marrom modelo", diz Jerry W. Xuan, um estudante de pós-graduação trabalhando com Dimitri Mawet, o Professor David Morrisroe de Astronomia. "E agora sabemos que estávamos errados o tempo todo sobre a natureza do objeto. Não é um, mas dois. Nós simplesmente não fomos capazes de sondar separações tão próximas até agora."

Xuan é o autor principal de um estudo que relata as descobertas na revista Nature , intitulado "A anã marrom fria Gliese 229B é um binário próximo".

Um estudo independente separado no The Astrophysical Journal Letters , liderado por Sam Whitebook, um estudante de pós-graduação do Caltech, e Tim Brandt, um astrônomo associado do Instituto de Ciência do Telescópio Espacial em Baltimore, também concluiu que Gliese 229B é um par de anãs marrons.

A descoberta leva a novas questões sobre como duplas de anãs marrons tão unidas como esta se formam e sugere que binários de anãs marrons semelhantes — ou mesmo binários de exoplanetas — podem estar esperando para serem encontrados. (Um exoplaneta é um planeta que orbita uma estrela diferente do nosso sol.)

"Esta descoberta de que Gliese 229B é binário não apenas resolve a tensão observada recentemente entre sua massa e luminosidade, mas também aprofunda significativamente nossa compreensão das anãs marrons, que ficam na linha entre estrelas e planetas gigantes", diz Mawet, que também é pesquisador sênior no JPL, que é gerenciado pelo Caltech para a NASA.

Gliese 229B foi descoberto em 1995 por uma equipe do Caltech que incluía Rebecca Oppenheimer, então uma estudante de pós-graduação do Caltech; Shri Kulkarni, o professor George Ellery Hale de Astronomia e Ciência Planetária; Keith Matthews, um especialista em instrumentos do Caltech; e outros colegas.

Os astrônomos usaram o Observatório Palomar para descobrir que Gliese 229B possuía metano em sua atmosfera — um fenômeno típico de gigantes gasosos como Júpiter, mas não de estrelas. A descoberta marcou a primeira detecção confirmada de uma classe de objetos frios semelhantes a estrelas, chamados anãs marrons — o elo perdido entre planetas e estrelas — que havia sido teorizada cerca de 30 anos antes.

"Ver o primeiro objeto menor que uma estrela orbitando outro sol foi emocionante", diz Oppenheimer, que é coautor do novo estudo e astrofísico do Museu Americano de História Natural. "Isso deu início a uma indústria caseira de pessoas buscando coisas excêntricas como essa naquela época, mas continuou sendo um enigma por décadas."

De fato, quase 30 anos após sua descoberta e centenas de observações depois, Gliese 229B ainda intrigava os astrônomos com sua inesperada obscuridade. Os cientistas suspeitavam que Gliese 229B poderia ser gêmea, mas "para escapar da atenção dos astrônomos por 30 anos, as duas anãs marrons teriam que estar muito próximas uma da outra", diz Xuan.

Para resolver Gliese 229B em dois objetos, a equipe usou dois instrumentos diferentes, ambos baseados no Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, no Chile. Eles usaram o instrumento GRAVITY, um interferômetro que combina luz de quatro telescópios diferentes, para resolver espacialmente o corpo em dois, e usaram o instrumento CRIRES+ (CRyogenic high-resolution InfraRed Echelle Spectrograph) para detectar assinaturas espectrais distintas dos dois objetos.

O último método envolveu a medição do movimento (ou desvio Doppler) das moléculas na atmosfera das anãs marrons, o que indicou que um corpo estava indo em nossa direção na Terra e o outro para longe — e vice-versa, enquanto o par orbitava um ao outro.

"É tão bom ver que quase 30 anos depois, houve um novo desenvolvimento", diz Kulkarni, que não é um autor do artigo atual. "Agora, esse sistema binário surpreende novamente."

Essas observações, feitas ao longo de cinco meses, mostraram que a dupla de anãs marrons, agora chamada Gliese 229Ba e Gliese 229Bb, orbitam uma à outra a cada 12 dias com uma separação apenas 16 vezes maior do que a distância entre a Terra e a Lua. Juntos, o par orbita uma estrela anã M (uma estrela menor e mais vermelha que o nosso Sol) a cada 250 anos.

Como esse par giratório de orbes cósmicos surgiu ainda é um mistério. Algumas teorias dizem que pares de anãs marrons poderiam se formar dentro dos discos giratórios de material que circundam uma estrela em formação. O disco se fragmentaria em duas sementes de anãs marrons, que então se tornariam gravitacionalmente ligadas após um encontro próximo. Se esses mesmos mecanismos de formação estão em ação para formar pares de planetas ao redor de outras estrelas ainda está para ser visto.

No futuro, a equipe gostaria de procurar por binários de anãs marrons em órbitas ainda mais próximas com instrumentos como o Keck Planet Imager and Characterizer (KPIC), que foi desenvolvido por uma equipe liderada por Mawet no Observatório WM Keck no Havaí, bem como o próximo High-resolution Infrared SPectrograph for Exoplanet Characterization (HISPEC) do Observatório Keck, que está em construção no Caltech e outros laboratórios por uma equipe liderada por Mawet.

"O fato de a primeira anã marrom companheira conhecida ser binária é um bom presságio para os esforços contínuos para encontrar mais", diz Xuan.