O satélite CHEOPS (CHaracterising ExOPlanet Satellite) da ESA forneceu os dados cruciais para compreender um misterioso sistema exoplanetário que há anos deixa os investigadores perplexos.

A estrela HD 110067 encontra-se a cerca de 100 anos-luz de distância, na direção da constelação setentrional de Cabeleira de Berenice. Em 2020, o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA detetou quedas no brilho da estrela que indicavam que os planetas estavam a passar em frente à sua superfície. Uma análise preliminar revelou dois possíveis planetas. Um com um período orbital - o tempo que demora a completar uma órbita à volta da estrela - de 5,642 dias, e o outro com um período que ainda não era possível determinar.

Dois anos mais tarde, o TESS voltou a observar a mesma estrela. A análise dos conjuntos de dados combinados excluiu a interpretação original, mas apresentou dois possíveis planetas diferentes. Embora estas deteções fossem muito mais certas do que as originais, havia muita coisa nos dados do TESS que ainda não fazia sentido. Foi nessa altura que Rafael Luque, da Universidade de Chicago, e os seus colegas ficaram interessados.

"Foi nessa altura que decidimos usar o CHEOPS. Fomos à procura de sinais entre todos os potenciais períodos que aqueles planetas poderiam ter", diz Rafael.

Os seus esforços deram frutos. Confirmaram a existência de um terceiro planeta no sistema e aperceberam-se de que tinham encontrado a chave para desvendar todo o sistema, porque era agora claro que os três planetas estavam em ressonância orbital. O planeta mais exterior demora 20,519 dias a completar uma órbita, o que é extremamente perto de 1,5 vezes o período orbital do planeta seguinte, com 13,673 dias. Este, por sua vez, é quase exatamente 1,5 vezes o período orbital do planeta interior, com 9,114 dias.

A previsão de outras ressonâncias orbitais e a sua correspondência com os restantes dados inexplicados permitiu à equipa descobrir os outros três planetas do sistema. "O CHEOPS deu-nos esta configuração ressonante que nos permitiu prever todos os outros períodos. Sem essa deteção do CHEOPS, teria sido impossível", explica Rafael.

Uma família rara de seis exoplanetas foi desvendada com a ajuda da missão CHEOPS da ESA. Os planetas desta família são todos mais pequenos do que Neptuno e giram em torno da sua estrela HD 110067 numa valsa muito precisa. Quando o planeta mais próximo da estrela dá três voltas completas à sua volta, o segundo dá exatamente duas durante o mesmo tempo. A isto chama-se uma ressonância 3:2. Os seis planetas formam uma cadeia de ressonância em pares de 3:2, 3:2, 3:2, 4:3 e 4:3, resultando no facto de o planeta mais próximo completar seis órbitas enquanto o planeta mais afastado faz uma. O CHEOPS confirmou o período orbital do terceiro planeta do sistema, o que foi a chave para desvendar o ritmo de todo o sistema. Este é o segundo sistema planetário em ressonância orbital que o CHEOPS ajudou a revelar. O primeiro chama-se TOI-178. Crédito: ESA

A descoberta de sistemas orbitais ressonantes é extremamente importante, porque dá aos astrónomos informações sobre a formação e a evolução subsequente do sistema planetário. Os planetas em torno de estrelas tendem a formar-se em ressonância, mas podem ser facilmente perturbados. Por exemplo, um planeta muito massivo, um encontro próximo com uma estrela passageira, ou um evento de impacto gigante podem perturbar o equilíbrio cuidadoso. Como resultado, muitos dos sistemas multiplanetários conhecidos pelos astrónomos não estão em ressonância, mas parecem suficientemente próximos para poderem ter sido ressonantes em tempos. No entanto, os sistemas multiplanetários que preservam a sua ressonância são raros.

"Pensamos que apenas cerca de um por cento de todos os sistemas permanecem em ressonância", diz Rafael. É por isso que HD 110067 é especial e convida a um estudo mais aprofundado. "Mostra-nos a configuração prístina de um sistema planetário que sobreviveu intocado".

"Como a nossa equipa científica diz: O CHEOPS está a fazer com que descobertas extraordinárias pareçam comuns. Dos apenas três sistemas ressonantes com seis planetas conhecidos, este é agora o segundo encontrado pelo CHEOPS, e em apenas três anos de operações", diz Maximilian Günther, cientista do projeto CHEOPS da ESA.

HD 110067 é o sistema mais brilhante conhecido com quatro ou mais planetas. Uma vez que esses planetas são todos do tamanho de um sub-Neptuno, com atmosferas que são provavelmente alargadas, são candidatos ideais para o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, e os futuros telescópios ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) e PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars) da ESA, estudarem a composição das suas atmosferas.

// ESA (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// Universidade de Chicago (comunicado de imprensa)
// Universidade de Berna (comunicado de imprensa)
// Universidade de Warwick (comunicado de imprensa)
// IAC (comunicado de imprensa)
// Universidade de Genebra (comunicado de imprensa)
// UCL (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)
// Artigo científico (arXiv.org)

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