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UM ANO NESTE PLANETA GIGANTE E ESCALDANTE DURA APENAS 16 HORAS
30 de novembro de 2021

 


TOI-2109b está muito perto da sua estrela hospedeira, a uma distância de aproximadamente 2,4 milhões de quilómetros.
Crédito: NASA, ESA e G. Bacon

 

A busca por planetas para lá do nosso Sistema Solar revelou mais de 4000 mundos distantes em órbita de estrelas a milhares de anos-luz da Terra. Estes exoplanetas são muito diversificados, desde super-Terras rochosas, passando por Neptunos em miniatura e até gigantes gasosos colossais.

Entre os planetas mais intrigantes descobertos até à data estão os "Júpiteres quentes" - enormes bolas de gás com o tamanho do nosso planeta joviano, mas que giram em torno das suas estrelas hospedeiras em menos de 10 dias, em contraste com a lenta órbita de 12 anos de Júpiter. Os cientistas descobriram até ao momento cerca de 400 Júpiteres quentes. Mas a origem exata destes pesos-pesados velozes continua a ser um dos maiores mistérios não resolvidos da ciência planetária.

Agora, astrónomos descobriram um dos Júpiteres ultraquentes mais extremos - um gigante gasoso com cerca de cinco vezes a massa de Júpiter e que completa uma órbita em torno da sua estrela em apenas 16 horas. Esta é a órbita mais curta de qualquer gigante gasoso conhecido até hoje.

Devido à sua órbita extremamente íntima e proximidade à estrela, o lado diurno do planeta tem uma temperatura estimada em cerca de 3500 K - quase tão quente quanto uma pequena estrela. Isto torna o planeta, designado TOI-2109b, o segundo mais quente já detetado.

A julgar pelas suas propriedades, os astrónomos pensam que TOI-2109b está no processo de "decaimento orbital", ou a espiralar para a sua estrela, como água que gira no ralo. A sua órbita extremamente curta fará com que o planeta espirale em direção à sua estrela mais depressa que outros Júpiteres quentes.

A descoberta, que foi feita inicialmente pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, fornece uma oportunidade única para os astrónomos estudarem como os planetas se comportam quando são atraídos e engolidos pela sua estrela.

"Daqui a um ou dois anos, se tivermos sorte, poderemos detetar como o planeta se aproxima da sua estrela," diz Ian Wong, autor principal da descoberta, pós-doutorado no MIT (Massachusetts Institute of Technology) durante o estudo e que desde então se mudou para o Centro de Voo Espacial Goddard da NASA. "Enquanto formos vivos, não vamos ver o planeta cair na estrela. Mas talvez este planeta desapareça daqui a 10 milhões de anos."

A descoberta foi publicada na revista The Astronomical Journal e é o resultado do trabalho de uma grande colaboração que inclui membros da equipa científica do TESS no MIT e investigadores de todo o mundo.

Rastreamento do trânsito

No dia 13 de maio de 2020, o TESS da NASA começou a observar TOI-2109, uma estrela localizada na porção sul da constelação de Hércules, a cerca de 855 anos-luz da Terra. A estrela foi identificada pela missão como o "Objeto de Interesse TESS" (em inglês "TESS Object of Interest", ou TOI) n.º 2109, devido à possibilidade de hospedar um planeta em órbita.

Ao longo de quase um mês, a nave recolheu medições da luz estelar, que a equipa científica do TESS então analisou em busca de trânsitos - quedas periódicas na luz das estrelas que podem indicar um planeta a passar em frente e a bloquear uma pequena fração da sua luz. Os dados da missão TESS confirmaram que a estrela, de facto, hospeda um objeto que transita a cada 16 horas.

A equipa notificou a comunidade astronómica em geral e, logo depois, vários telescópios terrestres fizeram o acompanhamento durante o ano seguinte para observar a estrela mais de perto numa gama ampla de frequências. Estas observações, combinadas com a deteção inicial do TESS, confirmaram o objeto em trânsito como um planeta em órbita, que foi designado TOI-2109b.

"Tudo era consistente com o facto de ser um planeta, e percebemos que tínhamos algo muito interessante e relativamente raro", diz o coautor do estudo Avi Shporer, investigador do Instituto Kavli para Astrofísica e Investigação Espacial do MIT.

Dia e noite

Ao analisar medições em vários comprimentos de onda óticos e infravermelhos, a equipa determinou que TOI-2109b é cerca de cinco vezes mais massivo que Júpiter, cerca de 35% maior e está extremamente perto da sua estrela-mãe, a uma distância de 2,4 milhões de quilómetros. Mercúrio, em comparação, está a cerca de 58 milhões de quilómetros do Sol.

Em comparação com o nosso Sol, a estrela deste planeta é cerca de 50% maior em tamanho e massa. A partir das propriedades observadas do sistema, os investigadores estimaram que TOI-2109b está a espiralar para a sua estrela a um ritmo de 10 a 750 milissegundos por ano - mais depressa do que qualquer Júpiter quente já observado.

Dadas as dimensões do planeta e a proximidade à sua estrela, os cientistas determinaram que TOI-2109b é um Júpiter ultraquente, com a órbita mais curta de qualquer gigante gasoso conhecido. Tal como a maioria dos Júpiteres quentes, o planeta parece ter bloqueio de marés, com um lado sempre virado para a estrela e o outro em escuridão perpétua, semelhante à Lua em relação à Terra. A partir das observações de um mês pelo TESS, a equipa foi capaz de testemunhar a variação do brilho do planeta enquanto gira em torno do seu eixo. Ao observar o planeta a passar por trás da sua estrela (conhecido como eclipse secundário) tanto no ótico como no infravermelho, os investigadores estimaram que o lado diurno atinge temperaturas de mais de 3500 K.

"Entretanto, brilho do lado noturno do planeta está abaixo da sensibilidade dos dados do TESS, o que levanta questões sobre o que realmente está a acontecer lá," diz Shporer. "Será que a temperatura aí é demasiado fria, ou será que o planeta de alguma forma 'captura' calor do lado diurno e transfere-o para o lado noturno? Estamos apenas a começar a tentar responder a esta pergunta para estes Júpiteres ultraquentes."

Os investigadores esperam observar TOI-2109b com ferramentas mais poderosas no futuro próximo, incluindo com o Telescópio Espacial Hubble e com o Telescópio Espacial James Webb, a ser lançado em breve. Observações mais detalhadas podem iluminar as condições pelas quais os Júpiteres quentes passam ao caírem para a sua estrela.

Os Júpiteres ultraquentes, como TOI-2109b, constituem a subclasse mais extrema de exoplaneta," diz Wong. "Nós apenas começámos a entender alguns dos processos físicos e químicos únicos que ocorrem nas suas atmosferas - processos que não têm análogos no nosso próprio Sistema Solar."

Observações futuras de TOI-2109b também podem revelar pistas de como estes sistemas estonteantes surgiram. "Desde o início da ciência exoplanetária que os Júpiteres quentes têm sido vistos como estranhos," realça Shporer. "Como é que um planeta tão massivo e grande quanto Júpiter atinge uma órbita que dura apenas alguns dias? Não temos nada parecido no nosso Sistema Solar e vemos isto como uma oportunidade de estudá-los e de ajudar a explicar a sua existência."

 

 


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// MIT (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astronomical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais

Notícias relacionadas:
Universe Today
science alert
PHYSORG
Newsweek

TOI-2109b:
Exoplanet.eu

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares
Júpiteres quentes (Wikipedia)

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)
Wikipedia

 
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