MISSÕES DA NASA ESPIAM PRIMEIRO PLANETA "SOBREVIVENTE" QUE ORBITA UMA ANÃ BRANCA 18 de setembro de 2020
Nesta ilustração, WD 1856 b, um potencial planeta do tamanho de Júpiter, orbita a sua muito mais pequena estrela companheira , uma ténue anã branca.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA
Uma equipa internacional de astrónomos, usando o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) e o aposentado Telescópio Espacial Spitzer da NASA, relatou o que pode ser o primeiro planeta intacto encontrado orbitando perto de uma anã branca, o denso remanescente de uma estrela parecida com o Sol, apenas 40% maior do que a Terra.
O objeto do tamanho de Júpiter, de nome WD 1856 b, é cerca de sete vezes maior do que a anã branca, chamada WD 1856+534. Orbita este remanescente estelar a cada 34 horas, mais de 60 vezes mais depressa do que Mercúrio orbita o nosso Sol.
"WD 1856 b de alguma forma chegou muito perto da sua anã branca e conseguiu permanecer inteiro," disse Andrew Vanderburg, professor assistente de astronomia na Universidade de Wisconsin-Madison. "O processo de criação da anã branca destrói os planetas próximos, e qualquer coisa que depois chegue demasiado perto é dilacerada pela imensa gravidade da estrela. Ainda temos muitas perguntas sobre como WD 1856 b chegou à sua posição atual sem encontrar um destes destinos."
Um artigo sobre o sistema, liderado por Vanderburg e incluindo vários coautores da NASA, foi publicado na edição de 17 de setembro da revista Nature e está disponível online.
O TESS monitoriza grandes áreas do céu, chamadas sectores, durante quase um mês de cada vez. Este longo olhar permite que o satélite encontre exoplanetas, ou mundos para lá do nosso Sistema Solar, capturando as mudanças no brilho estelar provocadas pela passagem de um planeta em frente da estrela, fenómeno que também chamamos de trânsito.
O satélite avistou WD 1856 b a cerca de 80 anos-luz de distância na direção da constelação de Dragão. Orbita uma anã fria e silenciosa que tem aproximadamente 18.000 km de diâmetro, pode ter até 10 mil milhões de anos e é um membro distante de um sistema estelar triplo.
Quando uma estrela semelhante ao Sol fica sem combustível, aumenta centenas a milhares de vezes o seu tamanho original, formando uma estrela gigante vermelha mais fria. Eventualmente, ejeta as suas camadas externas de gás, perdendo até 80% da sua massa. O núcleo quente restante torna-se uma anã branca. Quaisquer objetos próximos são tipicamente engolidos e incinerados durante este processo, que neste sistema teria incluído WD 1856 b na sua órbita atual. Vanderburg e os seus colegas estimam que o possível planeta deve ter tido origem pelo menos 50 vezes mais longe da sua posição atual.
"Há muito tempo que sabemos que, depois do nascimento das anãs brancas, objetos pequenos e distantes como asteroides e cometas podem espalhar-se para dentro em direção a estas estrelas. Geralmente são separados pela forte gravidade de uma anã branca e transformam-se num disco de detritos," disse a coautora Siyi Xu, astrónoma assistente do Observatório Gemini em Hilo, Hawaii, que é um programa do NOIRLab da NSF (National Science Foundation). "É por isso que fiquei tão animada quando o Andrew me contou sobre este sistema. Vimos indícios de que os planetas podem espalhar-se para dentro também, mas esta parece ser a primeira vez que vimos um planeta que fez toda a sua jornada intacto."
A equipa sugere vários cenários que poderiam ter empurrado WD 1856 b para uma órbita elíptica em redor da anã branca. Esta trajetória ter-se-ia tornado mais circular ao longo do tempo conforme a gravidade da estrela esticava o objeto, criando enormes marés que dissiparam a sua energia orbital.
"O caso mais provável envolve vários outros corpos do tamanho de Júpiter perto da órbita original de WD 1856 b," disse a coautora Juliette Becker, do Caltech em Pasadena, EUA. "A influência gravitacional de objetos tão grandes pode facilmente permitir a instabilidade necessária para empurrar um planeta para dentro. Mas, neste ponto, ainda temos mais teorias do que dados."
Outros cenários possíveis envolvem o puxão gravitacional gradual das outras duas estrelas do sistema, as anãs vermelhas G229-20 A e B, ao longo de milhares de milhões de anos e uma passagem rasante de uma estrela rebelde perturbando o sistema. A equipa de Vanderburg acha que estas e outras explicações são menos prováveis porque exigem condições perfeitamente ajustadas para atingir os mesmos efeitos que os potenciais planetas gigantes companheiros.
Objetos do tamanho de Júpiter podem ocupar uma grande gama de massas, de planetas apenas algumas vezes mais massivos do que a Terra até estrelas de baixa massa com milhares de vezes a massa da Terra. Outras são anãs castanhas, que se situam na linha entre planetas e estrelas. Normalmente, os cientistas recorrem às observações de velocidade radial para medir a massa de um objeto, que pode sugerir a sua composição e natureza. Este método funciona estudando como um objeto em órbita puxa a sua estrela e altera a cor da sua luz. Mas, neste caso, a anã branca é tão velha que a sua luz se tornou demasiado fraca e com tão poucas características para os cientistas detetarem mudanças percetíveis.
Ao invés, a equipa observou o sistema no infravermelho usando o Spitzer, apenas alguns meses antes do telescópio ter sido desativado. Caso WD 1856 b fosse uma anã castanha ou uma estrela de baixa massa, emitiria o seu próprio brilho infravermelho. Isto significa que o Spitzer registaria um trânsito mais brilhante do que se o objeto fosse um planeta, que bloquearia luz em vez de emitir luz. Quando os investigadores compararam os dados do Spitzer com observações de trânsito no visível obtidas com o GTC (Gran Telescopio Canarias), Espanha, não viram nenhuma diferença discernível. Isto, em combinação com a idade da estrela e outras informações sobre o sistema, levou-os a concluir que WD 1856 b é provavelmente um planeta com não mais do que 14 vezes o tamanho de Júpiter. Investigações futuras poderão ser capazes de confirmar esta conclusão.
Encontrar um possível mundo em íntima órbita de uma anã branca levou a coautora Lisa Kaltenegger, Vanderburg e outros a considerarem as implicações para o estudo das atmosferas de pequenos mundos rochosos em situações semelhantes. Por exemplo, suponhamos que um planeta do tamanho da Terra estava localizado dentro da gama de distâncias orbitais em torno de WD 1856 onde a água podia existir à sua superfície. Usando observações simuladas, os cientistas mostram que o futuro Telescópio Espacial James Webb da NASA poderia detetar água e dióxido de carbono no mundo hipotético observando apenas cinco trânsitos.
Os resultados destes cálculos, liderados por Kaltenegger e Ryan MacDonald, ambos da Universidade de Cornell em Ithaca, Nova Iorque, foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters e estão disponíveis online.
"Ainda mais impressionante, o Webb poderia detetar combinações de gases potencialmente indicativos de atividade biológica em tal mundo com apenas 25 trânsitos," afirma Kaltenegger, diretor do Instituto Carl Sagan de Cornell. "WD 1856 b sugere que os planetas podem sobreviver às histórias caóticas das anãs brancas. Nas condições certas, estes mundos poderiam manter condições favoráveis para a vida por mais tempo do que a escala de tempo prevista para a Terra. Agora podemos explorar muitas novas possibilidades intrigantes para mundos orbitando estes núcleos estelares mortos."
Atualmente não há evidências que sugerem a existência de outros mundos no sistema, mas é possível que existam planetas adicionais que ainda não foram detetados. Esses podem ter órbitas que excedem o tempo durante o qual o TESS observa um setor ou podem estar inclinados de tal maneira que não são propícios a provocar trânsitos estelares do ponto de vista da Terra. A anã branca também é tão pequena que a possibilidade de capturar trânsitos de planetas mais distantes no sistema é muito baixa.
