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TESS E SPITZER DESCOBREM UM MUNDO EM ÓRBITA DE JOVEM ESTRELA ÚNICA
26 de junho de 2020

 


Impressão de artista do planeta AU Mic b e da sua jovem estrela anã vermelha. O sistema fica a cerca de 32 anos-luz de distância na direção da constelação do hemisfério sul de Microscópio.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Chris Smith (USRA)

 

Há mais de uma década que os astrónomos procuram planetas em órbita de AU Microscopii, uma estrela próxima ainda rodeada por um disco de detritos deixado para trás durante a sua formação. Agora, os cientistas usaram dados do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) e do aposentado Telescópio Espacial Spitzer para relatar a descoberta de um planeta tão grande quanto Neptuno que completa uma órbita em torno da jovem estrela em pouco mais de uma semana.

O sistema, conhecido pela abreviação AU Mic, fornece um laboratório único para estudar como os planetas e as suas atmosferas se formam, evoluem e interagem com as suas estrelas.

"AU Mic é uma jovem estrela anã M. Está cercada por um vasto disco de detritos no qual foram rastreados aglomerados de poeira em movimento e, agora, graças ao TESS e ao Spitzer, sabemos hospedar um planeta e temos uma medição direta do tamanho," disse Bryson Cale, estudante de doutoramento da Universidade George Mason em Fairfax, no estado norte-americano da Virgínia. "Não existe outro sistema conhecido que preencha todos estes importantes requisitos."

O novo planeta, Au Mic b, é descrito num novo artigo em que Cale é coautor e liderado pelo seu orientador Peter Plavchan, professor assistente de física e astronomia na mesma universidade. O seu trabalho foi publicado dia 24 de junho na revista Nature.

AU Mic é uma estrela anã vermelha e fria, com uma idade estimada entre 20 a 30 milhões de anos, o que torna numa "criança" estelar em comparação com o nosso Sol, que é pelo menos 150 vezes mais velho. A estrela é tão jovem que brilha principalmente do calor gerado quando a sua própria gravidade a puxou para dentro e comprimiu. Menos de 10% da energia da estrela vem da fusão do hidrogénio em hélio no seu núcleo, o processo que alimenta estrelas como o nosso Sol.

O sistema está localizado a 31,9 anos-luz de distância na direção da constelação do hemisfério sul de Microscópio. Faz parte de uma coleção próxima de estrelas chamada Grupo Móvel de Beta Pictoris, cujo nome refere-se a uma estrela maior e mais quente, do tipo-A, que abriga dois planetas e também é rodeada por um disco de detritos.

Embora os sistemas tenham a mesma idade, os seus planetas são marcadamente diferentes. O planeta AU Mic b quase que abraça a sua estrela, completando uma órbita a cada 8,5 dias. Tem menos de 58 vezes a massa da Terra, colocando-o na categoria de mundos semelhantes a Neptuno. Beta Pictoris b e c, no entanto, são pelo menos 50 vezes mais massivos do que Au Mic b e levam 21 e 3,3 anos, respetivamente, a orbitar a sua estrela.

"Nós pensamos que AU Mic b se formou longe da estrela e migrou para dentro até à sua órbita atual, algo que pode acontecer à medida que os planetas interagem gravitacionalmente com um disco de gás ou com outros planetas," disse o coautor Thomas Barclay, cientista associado da Universidade de Maryland em Baltimore County e cientista associado do projeto TESS no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA. "Por outro lado, a órbita de Beta Pictoris b não parece ter migrado muito. As diferenças entre estes sistemas com idades semelhantes podem dizer-nos muito sobre a formação e migração dos planetas."

A deteção de planetas em torno de estrelas como AU Mic representa um desafio particular. Estas estrelas tempestuosas possuem fortes campos magnéticos e podem estar cobertas por manchas estelares - regiões mais frias, mais escuras e altamente magnetizadas parecidas com as manchas solares - que frequentemente despoletam fortes explosões estelares. Tanto as manchas como as suas proeminências contribuem para as mudanças de brilho da estrela.

Em julho e agosto de 2018, quando o TESS estava a observar AU Mic, a estrela produziu várias erupções, algumas das quais eram mais poderosas do que as mais fortes já registadas no Sol. A equipa realizou uma análise detalhada para remover estes efeitos dos dados do TESS.

Quando um planeta passa em frente da sua estrela, da perspetiva da Terra, um evento a que chamamos trânsito, a sua passagem provoca uma distinta queda de brilho estelar. O TESS monitoriza grandes áreas do céu, chamadas sectores, durante 27 dias de cada vez. Durante este longo olhar, as câmaras da missão capturam regularmente instantâneos que permitem com que os cientistas rastreiem alterações no brilho estelar.

Quedas regulares no brilho de uma estrela assinalam a possibilidade de um planeta em trânsito. Geralmente, são necessários pelo menos dois trânsitos observados para reconhecer a presença de um planeta.

"Por azar, o segundo dos três trânsitos observados com o TESS ocorreu quando a nave espacial estava no seu ponto mais próximo da Terra. Nestas alturas, o TESS não observa porque está ocupado a transmitir todos os dados armazenados," disse a coautora Diana Dragomir, professora assistente da Universidade do Novo México em Albuquerque. "Para preencher a lacuna, a nossa equipa recebeu tempo de observação com o Spitzer, que capturou dois trânsitos adicionais em 2019 e nos permitiu confirmar o período orbital de AU Mic b."

O Spitzer foi um observatório infravermelho polivalente que operou de 2003 até à sua desativação no dia 30 de janeiro de 2020. A missão mostrou-se especialmente hábil na deteção e estudo de exoplanetas em torno de estrelas frias. O Spitzer observou AU Mic durante o seu último ano de observações.

Como a quantidade de luz bloqueada por um trânsito depende do tamanho do planeta e da sua distância orbital, os trânsitos observados pelo TESS e pelo Spitzer forneceram uma medição direta do tamanho de AU Mic b. A análise destas medições mostra que o planeta é aproximadamente 8% maior do que Neptuno.

Observações com instrumentos acoplados a telescópios terrestres fornecem limites superiores para a massa do planeta. À medida que um planeta se desloca, a sua gravidade puxa a estrela hospedeira, que se move levemente em resposta. Os instrumentos sensíveis de telescópios grandes podem detetar a velocidade radial da estrela, o seu movimento para a frente e para trás ao longo da nossa linha de visão. Graças à combinação de observações com o Observatório W. M. Keck e com o IRTF (InfraRed Telescope Facility) da NASA no Hawaii, juntamente com o ESO no Chile, a equipa concluiu que AU Mic b tem uma massa equivalente a pouco menos que 58 Terras.

Esta descoberta mostra o poder do TESS em fornecer novas informações para estrelas bem estudadas como Au Mic, onde podem existir mais planetas à espera de serem encontrados.

"Há um candidato adicional a evento de trânsito visto nos dados do TESS, e esperamos que o TESS revisite AU Mic ainda este ano durante a sua missão estendida," disse Plavchan. "Continuamos a monitorizar a estrela com medições de velocidade radial, portanto fiquem atentos."

Durante décadas, AU Mic intrigou os astrónomos como um possível lar para planetas, graças à sua proximidade, juventude e brilhante disco de detritos. Agora que o TESS e o Spitzer encontraram lá um planeta, a história completa-se. AU Mic é um sistema importante, um laboratório próximo para entender a formação e a evolução de estrelas e de planetas que continuará a ser estudado nas próximas décadas.

 

 


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// NASA (comunicado de imprensa)
// Instituto de Astrofísica das Canárias (comunicado de imprensa)
// Universidade da Califórnia em Riverside (comunicado de imprensa)
// Universidade Estatal do Mississippi (comunicado de imprensa)
// Artigo científico #1 (Nature)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)

Saiba mais

Notícias relacionadas:
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PHYSORG
CNN

AU Mic:
Wikipedia
AU Mic b (Exoplanet.eu)

Beta Pictoris:
Solstation 
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Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
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Open Exoplanet Catalogue
PlanetQuest
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares

TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite):
NASA
NASA/Goddard
Programa de Investigadores do TESS (HEASARC da NASA)
MAST (Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais)
Exoplanetas descobertos pelo TESS (NASA Exoplanet Archive)
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Telescópio Espacial Spitzer:
Página oficial 
NASA
Centro Espacial Spitzer 
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Observatório W. M. Keck:
Página principal
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NASA IRTF:
Página oficial
Wikipedia

 
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