ASTRÓNOMOS ENCONTRAM GÉMEO DE EXOPLANETA 20 de julho de 2018
Imagem direta do sistema 2MASS 0249 obtida com a WIRCam do CFHT. 2MASS 0249 c está localizado a 2000 UA da anã castanha binária, cuja imagem acima não separou em componentes individuais.
Crédito: T. Dupuy, M. Liu
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No que toca a exoplanetas, as aparências enganam. Os astrónomos fotografaram um novo planeta e parece quase idêntico a um dos planetas gigantes gasosos mais bem estudados. Mas esse "gémeo" difere de uma maneira muito importante: a sua origem.
"Nós encontrámos um gigante gasoso que é um gémeo virtual de um planeta conhecido anteriormente, mas parece que os dois objetos se formaram de maneiras diferentes," afirma Trent Dupuy, astrónomo do Observatório Gemini e líder do estudo.
Emergindo de berçários estelares de gás e poeira, as estrelas nascem como gatinhos numa ninhada, em grupos, e inevitavelmente afastam-se desse local. Estas ninhadas compreendem estrelas que variam muito, desde minúsculas incapazes de gerar a sua própria energia (chamadas anãs castanhas) a estrelas massivas que terminam as suas vidas em explosões de supernova. No meio deste turbilhão, formam-se planetas em redor destas jovens estrelas. E assim que o berçário estelar esgota o seu gás, as estrelas (com os seus planetas) deixam o local onde nasceram e vagueiam livremente pela Galáxia. Devido a este êxodo, os astrónomos pensam que podem existir planetas nascidos ao mesmo tempo, no mesmo berçário estelar, mas em órbita de estrelas que se afastaram umas das outras ao longo das eras, como irmãs há muito perdidas.
"Até à data, os exoplanetas descobertos através de observação direta são basicamente singulares, cada um distinto do outro no que toca a aparência e idade. Encontrar dois exoplanetas com aparências quase idênticas e ainda assim com formações tão diferentes abre uma nova janela para a compreensão destes objetos," afirma Michael Liu, astrónomo do Instituto de Astronomia da Universidade do Hawaii, colaborador deste trabalho.
Dupuy, Liu e outros cientistas identificaram o primeiro caso de um gémeo planetário. Um gémeo é já conhecido há muito tempo: beta Pictoris b, com 13 vezes a massa de Júpiter, foi um dos primeiros planetas descobertos diretamente em 2009. O novo objeto, de nome 2MASS 0249 c, tem a mesma massa, brilho e espectro que beta Pictoris b. Depois de descobrirem este objeto com o CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope), Dupuy e colaboradores determinaram que 2MASS 0249 c e beta Pictoris b nasceram no mesmo berçário estelar. À superfície, isso faz com que os dois objetos não sejam apenas semelhantes, mas sim verdadeiros irmãos.
No entanto, os planetas têm situações de vida muito diferentes, nomeadamente os tipos de estrelas que orbitam. A estrela-mãe de beta Pictoris b é 10 vezes mais luminosa que o Sol, enquanto 2MASS 0249 c orbita um par de anãs castanhas 2000 vezes mais ténues do que o Sol. Além disso, beta Pictoris b está relativamente próximo da hospedeira estelar, cerca de 9 UA (1 UA, ou unidade astronómica, é a distância entre a Terra e o Sol), enquanto 2MASS 0249 c está a 2000 UA do binário.
Estes arranjos drasticamente diferentes sugerem que as formações dos planetas não foram, de todo, semelhantes. A imagem tradicional da formação dos gigantes gasosos, onde os planetas começam como pequenos núcleos rochosos em redor da estrela-mãe e crescem acumulando gás do disco estelar, provavelmente deu origem a beta Pictoris b. Em contraste, as hospedeiras de 2MASS 0249 c não tinham um disco suficiente para fabricar um gigante gasoso, de modo que o planeta provavelmente foi formado através da acumulação direta de gás do berçário estelar original.
"2MASS 0249 c e beta Pictoris b mostram-nos que a Natureza dispõe de mais do que uma maneira para fazer exoplanetas de aparência muito semelhante," comenta Kaitlin Kratter, astrónoma da Universidade do Arizona e colaboradora desta investigação. "beta Pictoris b foi provavelmente formado como a maioria dos gigantes gasosos, começando com minúsculos grãos de poeira. Em contraste, 2MASS 0249 c parece-se com uma anã castanha falhada formada a partir do colapso de uma nuvem de gás. Ambos os objetos são considerados exoplanetas, mas 2MASS 0249 c ilustra que uma classificação tão simples pode esconder uma realidade complicada."
A equipa identificou 2MASS 0249 c pela primeira vez em imagens do CFHT, e as suas observações subsequentes revelaram que o objeto orbita a uma grande distância das suas hospedeiras. O sistema pertence ao Grupo Móvel de Beta Pictoris, um conjunto amplamente disperso de estrelas cujo nome honra a famosa estrela hospedeira do planeta. As observações da equipa com o Telescópio W. M. Keck determinaram que a hospedeira é na verdade um par de anãs castanhas bem separadas. Assim sendo, o sistema 2MASS 0249 é composto por duas anãs castanhas e por um planeta gigante gasoso. A espectroscopia de acompanhamento de 2MASS 0249 c com o IRTF (Infrared Telescope Facility) da NASA e com o telescópio de 3,5 metros em Apache Point demonstrou que partilha a notável semelhança com beta Pictoris b.
O sistema 2MASS 0249 é um alvo atraente para estudos futuros. A maioria dos planetas com imagem direta estão muito próximos das suas estrelas, inibindo estudos detalhados devido à brilhante luz estelar. Em contraste, a grande separação entre 2MASS 0249 c e o seu binário hospedeiro tornará as medições de propriedades como o seu clima e composição muito mais fáceis, levando a uma melhor compreensão das características e origens dos planetas gigantes gasosos.
O trabalho foi aceite para publicação na revista The Astronomial Journal.
O espectro infravermelho de 2MASS 0249 c e o de beta Pictoris b são similares, conforme esperado para dois objetos de massa comparável formados no mesmo berçário estelar. Ao contrário de 2MASS 0249 c, beta Pictoris b orbita muito mais perto da sua estrela massiva e está embebido num brilhante disco circunstelar.
Crédito: T. Dupuy, ESO/A. M. Lagrange et al.
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