Os astrónomos detectaram uma exoplaneta com uma órbita altamente alongada que está passando por mudanças extremas de temperatura – e pode estar se transformando em outro tipo de mundo.
O exoplaneta chamado TIC 241249530 b orbita uma estrela que está a cerca de 1.100 anos-luz da Terra. O corpo faz parte de um par binário, então o planeta orbita a estrela primária, enquanto a estrela primária orbita uma estrela secundária.
As interações entre as duas estrelas – que têm uma órbita desalinhada – podem ser responsáveis por colocar este planeta no caminho para se tornar um “Júpiter quente”, relataram pesquisadores em um estudo publicado quarta-feira em Revista natureza.
Os astrónomos já encontraram mais de 5.600 exoplanetas confirmados e 300 a 500 deles são “Júpiteres quentes”. Esses planetas são corpos gasosos massivos semelhantes a planetas no Sistema Solar que orbitam de perto suas estrelas hospedeiras, aquecendo a temperaturas escaldantes.
Enquanto Júpiter leva 4.000 dias terrestres para completar uma órbita ao redor do Sol, os “Júpiteres quentes” completam sua jornada a cada poucos dias.
Os cientistas acreditam que estes grandes planetas começam a orbitar as suas estrelas à distância, mas migram para mais perto com o tempo. No entanto, há muito que questionam como é que estes mundos massivos acabam em órbitas tão estreitas, que estão muito mais próximas das suas estrelas do que Mercúrio está do nosso Sol.
As observações de TIC 241249530 b, capturadas pela primeira vez pelo satélite caçador de planetas Tess da NASA em janeiro de 2020, oferecem insights raros e reveladores sobre o que poderia ser uma estrela a caminho de se tornar um “Júpiter quente”.
“Os astrónomos têm procurado exoplanetas que sejam provavelmente precursores de ‘Júpiteres quentes’, ou que sejam produtos intermédios do processo de migração, há mais de duas décadas, por isso fiquei muito surpreendido – e entusiasmado – ao encontrar um,” disse Arvind Gupta. , autor principal do estudo e pesquisador de pós-doutorado do NOIRLab que descobriu o planeta enquanto era estudante de doutorado na Penn State, em comunicado.
Observando um mundo em mudança
Em 12 de janeiro de 2020, o Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess) coletou dados sugerindo que algo estava passando na frente da estrela hospedeira TIC 241249530. O telescópio monitora o brilho de corpos próximos para procurar quedas na luz das estrelas que possam indicar a presença de exoplanetas.
Gupta e seus colegas acompanharam os dados e determinaram que uma estrela do tamanho de Júpiter estava passando na frente da estrela. Então, eles fizeram medições usando instrumentos do Telescópio Wiyn de 3,5 metros no Observatório Nacional Kitt Peak, no Arizona, nos Estados Unidos, para determinar a velocidade radial da estrela, ou o quanto ela oscila para frente e para trás enquanto se move. A gravidade do planeta o puxa.
Os dados da velocidade radial também confirmaram a presença do mesmo planeta e ajudaram os investigadores a esclarecer que era cerca de cinco vezes mais massivo que Júpiter e tinha o que os astrónomos chamam de uma órbita altamente excêntrica.
Os astrônomos usam “excêntrico” para se referir ao formato da trajetória de um planeta em uma escala de zero a um. Zero é igual a um caminho perfeitamente circular. Em nosso Sistema Solar, a Terra tem uma excentricidade de 0,02, enquanto a trajetória altamente oval de Plutão ao redor do Sol é considerada de 0,25.
TIC 241249530, o exoplaneta recém-descoberto, tem uma excentricidade de 0,94 – que é mais alongada do que qualquer outro corpo em trânsito já encontrado pelos astrônomos, segundo os pesquisadores. O mundo peculiar demora cerca de seis meses a completar uma órbita em torno da sua estrela hospedeira, aproximando-se extremamente dela antes de se afastar e depois regressar a um caminho estreito e oval. semelhante em forma a um pepino.
“Pegamos este enorme planeta fazendo uma curva acentuada durante sua passagem próxima à sua estrela”, disse o coautor do estudo Suvrath Mahadevan, professor de astronomia Verne M. Willaman na Penn State, em um comunicado. “Planetas em trânsito com órbitas tão excêntricas são incrivelmente raros — e é realmente surpreendente que tenhamos conseguido descobrir o mais excêntrico.”
O corpo está a cerca de 4,8 milhões de quilómetros da sua estrela, mais de 10 vezes mais próximo da estrela do que Mercúrio está do Sol. Para referência, Mercúrio está localizado a uma distância média de aproximadamente 58 milhões de quilômetros do Sol, portanto acordo com a NASA.
A órbita extrema causa “enormes oscilações de temperatura” ao longo do ano do planeta, disse o coautor do estudo Jason Wright, professor de astronomia e astrofísica na Penn State.
“A temperatura no topo das nuvens fica quente o suficiente para derreter o titânio durante os poucos dias em que o planeta passa rapidamente perto da estrela”, disse Wright por e-mail. “Durante a maior parte de sua órbita, ele está no ponto mais distante e mais distante, o calor no topo das nuvens durante o dia é como um dia quente de verão na Terra.”
A equipa de investigação também descobriu que o planeta está a orbitar para trás, ou a mover-se na direção oposta à rotação da sua estrela — uma ocorrência rara que não foi observada na maioria dos exoplanetas e não acontece no nosso Sistema Solar.
Todas as peculiaridades observadas sobre o TIC 241249530 b estão ajudando os astrônomos a entender como ele se formou.
“Embora não possamos exatamente pressionar o botão de retrocesso e observar o processo de migração planetária em tempo real, este exoplaneta serve como uma espécie de instantâneo do processo de migração”, disse Gupta. “Corpos como este são difíceis de encontrar e esperamos que isso possa nos ajudar a desvendar a história da formação de ‘Júpiteres quentes’.”
“Dança das órbitas”
A equipe realizou simulações para determinar como o planeta poderia ter seguido uma trajetória tão incomum, bem como como poderia evoluir ao longo do tempo. As simulações incluíram a modelagem das interações gravitacionais entre TIC 241249530 b e sua estrela hospedeira, bem como a estrela secundária.
Os astrónomos estimaram que o planeta provavelmente se formou longe do seu hospedeiro e começou numa órbita circular ampla semelhante a Júpiter. Mas a estrela hospedeira tem uma trajetória desalinhada com a segunda, o que exerceu forças gravitacionais no planeta e alongou a sua trajetória, disseram os investigadores.
“Ao longo de muitas órbitas, a influência gravitacional daquela estrela exterior alterou a trajetória de TIC 241249530 b, tornando-a cada vez mais alongada”, disse Wright.
A cada passagem pela estrela hospedeira, o caminho do planeta perde energia, por isso os astrónomos estimam que, em centenas de milhões de anos, o caminho irá abrandar e estabilizar para durar apenas alguns dias, em vez dos 167 dias que leva agora.
Então o planeta se tornará um verdadeiro “Júpiter quente”, disse a coautora do estudo Sarah Millholland, professora assistente de física no Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT).
“É um processo bastante extremo, pois as mudanças na trajetória do planeta são enormes”, disse Millholland. “É uma grande dança de órbitas que vem acontecendo ao longo de bilhões de anos, e o planeta está simplesmente seguindo o fluxo.”
Gêmeos “Júpiteres quentes”
Antes de TIC 241249530 b, o único outro “Júpiter quente” em estágio inicial conhecido era um exoplaneta chamado HD 80606 b, descoberto em 2001. Este foi considerado o corpo com a órbita mais excêntrica até a recente descoberta.
HD 80606 b tem uma excentricidade de 0,93 e uma trajetória mais curta de 111 dias, orbitando na mesma direção de sua estrela. Mas fora isso, os planetas são praticamente gêmeos, disse Wright. Encontrar dois corpos num estágio tão breve da evolução orbital planetária é como “encontrar uma borboleta no momento em que seu casulo se abre”, disse ele.
A descoberta de um segundo precursor de “Júpiter quente” está ajudando os astrônomos a confirmar a ideia de que gigantes gasosos de grande massa se transformam em “Júpiteres quentes” à medida que migram de órbitas excêntricas para circulares, disseram os pesquisadores.
A equipa espera observar TIC 241249530 b com o Telescópio Espacial James Webb para descobrir a dinâmica da sua atmosfera e ver como reage a um aquecimento tão rápido. E a busca continua por mais planetas como esses que estão se transformando em “Júpiteres quentes”.
“Este sistema destaca como os exoplanetas podem ser incrivelmente diversos”, disse Millholland. “São mundos misteriosos que podem ter órbitas selvagens que contam uma história de como chegaram a este ponto e para onde estão indo. Para este planeta, sua jornada ainda não acabou.”
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