Ilustração do sistema Kepler-1658. Kepler-1658b, orbitando com um período de apenas 3,8 dias, foi o primeiro candidato a exoplaneta descoberto pelo Kepler.
Crédito: Gabriel Perez Diaz/Instituto de Astrofísica das Canárias
Pela primeira vez, os astrónomos avistaram um exoplaneta cuja órbita está a decair em torno de uma estrela hospedeira evoluída, ou seja, mais antiga. O mundo afetado parece destinado a aproximar-se cada vez mais da sua estrela amadurecida até à colisão e obliteração final.
A descoberta fornece novas informações sobre o longo processo de decaimento orbital planetário ao proporcionar o primeiro olhar sobre um sistema nesta fase tardia da evolução. A "morte-por-estrela" é algo que se pensa que muitos planetas venham a estar destinados e poderá ser também o adeus final da Terra, daqui a milhares de milhões de anos, à medida que o nosso Sol envelhece.
"Já tínhamos detetado anteriormente evidências de exoplanetas a espiralar em direção às suas estrelas, mas nunca tínhamos visto antes um planeta assim em torno de uma estrela evoluída", diz Shreyas Vissapragada, membro do grupo 51 Pegasi b do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian e autor principal de um novo estudo que descreve os resultados. "A teoria prevê que as estrelas evoluídas são muito eficazes na extração de energia das órbitas dos seus planetas e agora podemos testar estas teorias com observações".
Os resultados foram publicados na passada segunda-feira na revista The Astrophysical Journal Letters.
O malfadado exoplaneta tem a designação de Kepler-1658b. Como o seu nome indica, os astrónomos descobriram o exoplaneta com o telescópio espacial Kepler, uma missão pioneira de caça exoplanetária que foi lançada em 2009. Curiosamente, o mundo foi o primeiro [novo] candidato a exoplaneta que o Kepler observou. No entanto, foi necessária quase uma década para confirmar a sua existência, altura em que o objeto foi colocado oficialmente no catálogo do Kepler como a sua 1658.º entrada.
Kepler-1658b é um Júpiter quente, alcunha dada a exoplanetas ao mesmo nível de massa e tamanho de Júpiter, mas em órbitas abrasadoramente ultra-íntimas em torno das suas estrelas hospedeiras. Para Kepler-1658b, essa distância é de apenas um-oitavo do espaço entre o nosso Sol e o seu planeta mais interior, Mercúrio. Para os Júpiteres quentes e outros planetas como Kepler-1658b, que já estão muito próximos das suas estrelas, o decaimento orbital parece culminar certamente na destruição.
A medição do decaimento orbital dos exoplanetas tem desafiado os investigadores porque o processo é muito lento e gradual. No caso de Kepler-1658b, de acordo com o novo estudo, o seu período orbital está a diminuir ao minúsculo ritmo de cerca de 131 milissegundos (milésimos de segundo) por ano, com uma órbita mais curta indicando que o planeta se aproximou da estrela.
A deteção deste declínio exigiu vários anos de observações cuidadosas. O acompanhamento começou com o Kepler e depois foi retomado pelo Telescópio Hale do Observatório Palomar no sul da Califórnia e, finalmente, pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Telescope), que foi lançado em 2018. Todos os três instrumentos capturaram trânsitos, o termo para quando um exoplaneta atravessa a face da sua estrela e provoca uma queda muito ligeira no seu brilho. Durante os últimos 13 anos, o intervalo entre os trânsitos de Kepler-1658b tem diminuído ligeiramente, mas de forma constante.
A principal causa do decaimento orbital sofrido por Kepler-1658b são as marés - o mesmo fenómeno responsável pela subida e descida diária dos oceanos da Terra. As marés são geradas por interações gravitacionais entre dois corpos em órbita, tais como entre o nosso mundo e a Lua ou Kepler-1658b e a sua estrela. As gravidades dos corpos distorcem-se mutuamente e, à medida que os corpos respondem a esta mudanças, é libertada energia. Dependendo das distâncias, tamanhos e períodos de rotação dos corpos envolvidos, estas interações de maré podem resultar em corpos que se empurram uns aos outros - o caso da Terra e da Lua, que se afasta lentamente - ou que se puxam para mais perto, como com Kepler-1658b em direção à sua estrela.
Há ainda muito que os investigadores não compreendem acerca destas dinâmicas, particularmente em cenários de estrelas e planetas. Consequentemente, um estudo mais aprofundado do sistema Kepler-1658b deverá revelar-se instrutivo.
A estrela evoluiu até ao ponto, no seu ciclo de vida estelar, em que começou a crescer, tal como se espera do nosso Sol, e entrou no que os astrónomos chamam de fase sub-gigante. A estrutura interna das estrelas evoluídas deveria levar mais prontamente à dissipação da energia das marés retirada das órbitas dos planetas em comparação com estrelas não evoluídas como o nosso Sol. Isto acelera o processo de decaimento orbital, tornando mais fácil o estudo em escalas humanas de tempo.
Os resultados ajudam ainda a explicar uma surpresa intrínseca acerca de Kepler-1658b, que parece mais brilhante e mais quente do que o esperado. As interações de maré que diminuem a órbita do planeta podem também estar a provocar um aumento de energia dentro do próprio planeta, diz a equipa.
Vissapragada aponta para uma situação semelhante com a lua de Júpiter, Io, o corpo mais vulcânico do Sistema Solar. O empurrar e puxar gravitacional de Júpiter sobre Io derrete as "entranhas" do planeta. Esta rocha derretida irrompe então através da famosa superfície infernal da lua, repleta de depósitos sulfúreos amarelos e lava vermelha fresca.
Várias observações adicionais de Kepler-1658b deverão lançar mais luz sobre as interações entre corpos celestes. E, tendo em conta que se prevê que o TESS continue a escrutinar milhares de estrelas próximas, Vissapragada e colegas esperam que o telescópio descubra vários outros exemplos de exoplanetas a espiralarem em direção às suas estrelas hospedeiras.
"Agora que temos evidências de um planeta a espiralar em direção a uma estrela evoluída, podemos realmente começar a refinar os nossos modelos da física de marés", diz Vissapragada. "O sistema Kepler-1658 pode servir como laboratório celeste, desta forma, durante anos e, com alguma sorte, em breve poderão haver muitos mais destes laboratórios".
Vissapragada, que recentemente se juntou ao Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian e está agora a ser mentorado por Mercedes Lopez-Morales, aguarda com expetativa que a ciência dos exoplanetas continue a avançar dramaticamente.
"Shreyas tem sido uma adição bem-vinda à nossa equipa que trabalha na caracterização da evolução dos exoplanetas e das suas atmosferas", diz Lopez-Morales, astrónoma do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian.
"Mal posso esperar para ver o que todos nós vamos acabar por descobrir juntos", acrescenta Vissapragada.
|
