Excesso infravermelho e discos de detritos em estrelas do aglomerado M67 - Brito, Francisco de Assis Chaves de (2021)
A busca por material circunstelar, orbitando diferentes famílias de estrelas é hoje um dos tópicos mais estudados em Astronomia Estelar, sobretudo porque a presença desse material é um sólido indicativo da existência de exoplanetas. Além disso, suas propriedades físicas podem informar o quanto um sistema planetário pode se parecer com o Sistema Solar, indicando como este sistema pode evoluir. A literatura atual mostra a presença de material circunstelar com temperaturas próximas àquelas encontradas no cinturão de asteroides do Sistema Solar, porém com dimensões e composições bastante variadas. Enquanto a maioria dos estudos sobre poeira e discos circunstelares revela que tal material tende a desaparecer para idades estelares superiores a 300-400 milhões de anos, algumas pesquisas mostram que discos de detritos podem ser encontrados orbitando estrelas com idades da ordem da idade solar, ou seja, 4 a 5 bilhões de anos. O objetivo central desta Tese é a busca por discos de detritos orbitando estrelas do aglomerado estelar aberto M67, que tem idade próxima à idade do Sol. Nessa perspectiva, o aglomerado M67 pode conter estrelas em diferentes estágios evolutivos e oferecer condições únicas para a busca por discos de detritos. Frise-se que tal aspecto nos oferece condições para melhor entendermos como discos de detritos circunstelares evoluem com a idade. A estratégia do presente trabalho consistiu na busca de excesso no infravermelho em estrelas de M67, usando observações coletadas pela missão WISE, que oferece fluxos nos comprimentos de onda 3,4, 4,7, 12 e 22 µm. O diagnóstico para identificação do excesso consistiu na comparação entre distribuições espectrais de energia, construídas a partir de modelos teóricos, e fluxos observacionais obtidos em diferentes comprimentos de onda, estendendo-se de 0,5 a 22 µm, cobrindo observações feitas pela missão Gaia, projeto 2MASS e missão WISE. A partir de uma amostra inicial de 1520 estrelas, consideradas membros de M67, foram identificadas 1380 estrelas, apresentando-se observações nos comprimentos de onda WISE 3,4, 4,7, 12 e 22 µm, definidas como bandas W1, W2, W3 e W4, respectivamente. As referidas estrelas com medidas WISE também apresentaram observações nas bandas G, GRP e GBP do Gaia, bem como nas bandas J, H e K do 2MASS. Da amostra de 1380 estrelas, três objetos, quais sejam, J085103.24+114547.3, J085202.94+105932.7 e J085116.70+114529.6, mostram excessos com sentido físico (razão sinal-ruido > 3), ausência de contaminação por outras fontes ou artefatos e imagens circulares. Esses resultados apontam para uma fração de 0,2% de estrelas de M67 com excesso em 22 µm, um valor bem abaixo daquele citado na literatura para estrelas com idades da ordem ou superiores à idade solar, cerca de 4%. Considerando que tal excesso é associado à presença de material circunstelar, definido como disco de detritos, usamos modelos padrões para estimar os seguintes parâmetros físicos associados aos discos: fração de luminosidade, raio, massa e temperatura. Apesar das temperaturas do material, entre 225 e 300 K, serem da ordem das temperaturas conhecidas para a Nuvem Zodiacal solar, os valores obtidos para a fração de luminosidade e a massa, respectivamente, 104 e 105 vezes superiores aos valores da Nuvem Zodiacal, mostram que o material em torno das estrelas J085103.24+114547.3, J085202.94+105932 .7 e J085116.70+114529.6 é bem mais luminoso e denso do que aquilo esperado na idade de M67. Tal material observado deve também ser composto por poeira e detritos de segunda-geração, e não mais por material proveniente da fase de formação planetária. Esta característica incomum, ou seja material muito denso e luminoso, parece indicar a presença de um ou mais mecanismos de reabastecimento de material, nessas regiões, através de colisões violentas entre asteroides, planetesimais e planetas.