DESCOBERTO PRIMEIRO PLANETA GIGANTE EM TORNO DE ANÃ BRANCA 6 de dezembro de 2019
Esta ilustração mostra a anã branca WDJ0914+1914 e o seu exoplaneta do tipo de Neptuno. Uma vez que o gigante gelado descreve uma órbita muito próxima da anã branca quente, a intensa radiação ultravioleta emitida pela estrela faz com que a sua atmosfera lhe seja arrancada. A maior parte do gás escapa, mas algum é puxado para um disco que fica a girar em torno da anã branca.
Crédito: ESO/M. Kornmesser
Com o auxílio do VLT (Very Large Telescope do ESO), os investigadores encontraram pela primeira vez evidências de um planeta gigante associado a uma estrela anã branca. O planeta descreve uma órbita próxima da anã branca quente, o resto de uma estrela do tipo do Sol, o que faz com que a sua atmosfera lhe seja arrancada, formando um disco de gás que circunda a estrela. Este sistema único dá-nos pistas de como poderá ser o nosso próprio Sistema Solar num futuro distante.
"Foi uma daquelas descobertas que se fazem por acaso," comenta o investigador Boris Gänsicke, da Universidade de Warwick, no Reino Unido, que liderou o estudo publicado anteontem na Nature. A equipa estudou cerca de 7000 anãs brancas observadas pelo SDSS (Sloan Digital Sky Survey) e descobriu uma muito diferente das restantes. Ao analisar as variações subtis da radiação emitida pela estrela, descobriram-se indícios de elementos químicos em quantidades que nunca tinham sido antes observadas numa anã branca. "Sabíamos que tinha de haver algo de excecional a acontecer neste sistema e pensámos que poderia estar relacionado com algum tipo de resto planetário."
Para ficar com uma ideia melhor das propriedades desta estrela invulgar, chamada WDJ0914+1914, a equipa observou-a com o instrumento X-shooter montado no VLT do ESO, no deserto chileno do Atacama. Estas observações de seguimento confirmaram a presença de hidrogénio, oxigénio e enxofre associados à anã branca. Ao estudar com todo o detalhe os espectros obtidos pelo X-shooter, a equipa descobriu que estes elementos se encontravam num disco de gás em torno da anã branca e não na estrela propriamente dita.
"Demorámos algumas semanas a pensar que a única maneira de tal disco poder existir seria devido à evaporação de um planeta gigante," explica Matthias Schreiber da Universidade de Valparaíso, no Chile, que calculou a evolução passada e futura do sistema.
As quantidades detetadas de hidrogénio, oxigénio e enxofre são semelhantes às encontradas nas camadas atmosféricas profundas de planetas gigantes gelados, como Neptuno e Úrano. Se um tal planeta orbitasse perto da anã branca quente, a intensa radiação ultravioleta emitida pela estrela arrancaria as suas camadas mais exteriores e algum deste gás acabaria num disco a rodar em torno da anã branca. É este fenómeno que os cientistas pensam estar a ver em torno da WDJ0914+1914: o primeiro planeta a evaporar-se em órbita de uma anã branca.
Combinando dados observacionais com modelos teóricos, a equipa de astrónomos conseguiu obter uma ideia mais clara deste sistema único. A anã branca é pequena e extremamente quente, apresentando uma temperatura de 28.000 graus Celsius (o que corresponde a cinco vezes a temperatura do Sol). O planeta, por sua vez, é gelado e grande — pelo menos duas vezes o tamanho da estrela. Uma vez que descreve uma órbita muito próxima da estrela, completando uma translação em apenas 10 dias, os fotões de alta energia emitidos pela estrela estão a "soprar" gradualmente a atmosfera planetária. A maior parte do gás escapa, mas algum é puxado — a uma taxa de 3000 toneladas por segundo — para um disco que gira em torno da estrela. É este disco que faz com que o planeta do tipo de Neptuno seja visível, o que não aconteceria doutro modo.
"Esta é a primeira vez que conseguimos medir a quantidade de gases tais como oxigénio e enxofre no disco, o que nos fornece informação sobre a composição de atmosferas de exoplanetas," diz Odette Toloza da Universidade de Warwick, que desenvolveu um modelo para o disco de gás que circunda a anã branca.
"Esta descoberta abre também uma nova janela no destino final de sistemas planetários," acrescenta Gänsicke.
As estrelas como o nosso Sol queimam hidrogénio nos seus núcleos durante a maior parte das suas vidas. Quando gastam este combustível, crescem transformando-se em gigantes vermelhas, tornando-se centenas de vezes maiores e "engolindo" os planetas mais próximos. No caso do Sistema Solar, estes planetas incluirão Mercúrio, Vénus e a Terra, os quais serão consumidos pelo Sol em fase de gigante vermelha dentro de cerca de 5 mil milhões de anos. Eventualmente, o Sol perderá as suas camadas mais exteriores, sobrando apenas um núcleo gasto e consumido, uma anã branca. Tais restos estelares podem ainda acolher planetas e pensa-se que existam muitos destes sistemas estelares na nossa Galáxia. No entanto, até agora os cientistas nunca tinham descoberto evidências de um planeta gigante sobrevivente em torno de uma anã branca. A deteção de um exoplaneta em órbita de WDJ0914+1914, situada a cerca de 1500 anos-luz de distância da Terra na direção da constelação de Caranguejo, pode bem ser a primeira de muitas deteções deste tipo de sistemas.
De acordo com os investigadores, o exoplaneta agora descoberto, graças ao X-shooter do ESO, orbita a anã branca a uma distância de apenas 10 milhões de km, ou 15 vezes o raio do Sol, o que teria correspondido ainda ao interior da gigante vermelha. A localização invulgar do planeta sugere que a determinada altura após a estrela se ter transformado em anã branca, o planeta se deslocou para mais perto desta. Os astrónomos pensam que esta nova órbita poderá ter sido o resultado de interações gravitacionais com outros planetas no sistema, o que significa que mais do que um planeta pode ter sobrevivido à violenta transição da sua estrela hospedeira.
"Até há pouco tempo, muito poucos astrónomos paravam para ponderar o destino dos planetas em órbita de estrelas moribundas. A descoberta de um planeta em órbita muito próxima de um núcleo estelar consumido demonstra que o Universo desafia constantemente as nossas mentes a progredir para além de ideias estabelecidas," conclui Gänsicke.
