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Equipa desvenda os mistérios da formação e evolução planetária num sistema solar distante
2 de fevereiro de 2024
 

Uma representação artística da estrela anã TOI-1136 mostra como os exoplanetas em órbita próxima são impactados e moldados pela radiação e pelas erupções estelares, afetando as suas atmosferas. Os investigadores da UCI (Universidade da Califórnia em Irvine) dizem que a variabilidade magnética em torno da estrela cria ruído, dificultando as medições das massas dos exoplanetas.
Crédito: Rae Holcomb e Paul Robertson/UCI
 
     
 
 
 

Um sistema solar recentemente descoberto, com seis exoplanetas confirmados e um possível sétimo, está a melhorar o conhecimento dos astrónomos sobre a formação e evolução planetária. Recorrendo a um arsenal de observatórios e instrumentos espalhados pelo mundo, uma equipa liderada por investigadores da Universidade da Califórnia em Irvine (UCI), compilou as medições mais precisas até à data das massas, propriedades orbitais e características atmosféricas dos exoplanetas.

Num artigo científico publicado na revista The Astronomical Journal, os investigadores partilham os resultados do TKS (TESS-Keck Survey), fornecendo uma descrição completa dos exoplanetas que orbitam TOI-1136, uma estrela anã a mais de 270 anos-luz da Terra. O estudo é um seguimento da observação inicial da estrela e dos exoplanetas feita pela equipa em 2019, utilizando dados do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA. Esse projeto forneceu a primeira estimativa das massas dos exoplanetas através do registo das variações do tempo de trânsito (VTT), uma medida da atração gravitacional que os planetas em órbita exercem uns sobre os outros.

Para o estudo mais recente, os investigadores juntaram os dados VTT a uma análise da velocidade radial da estrela. Utilizando o telescópio APF (Automated Planet Finder) do Observatório Lick, no Monte Hamilton, no estado norte-americano da Califórnia, e o instrumento HIRES (High-Resolution Echelle Spectrometer) do Observatório W.M. Keck, no Mauna Kea, Hawaii, conseguiram detetar ligeiras variações no movimento estelar através do desvio para o vermelho e para o azul do efeito Doppler - o que os ajudou a determinar leituras da massa planetária com uma precisão sem precedentes.

Para obter informação tão exata sobre os planetas deste sistema, a equipa construiu modelos informáticos usando centenas de medições de velocidade radial sobrepostas a dados VTT. O autor principal, Corey Beard, candidato a doutoramento em física da UCI, disse que a combinação destes dois tipos de leituras forneceu mais conhecimentos sobre o sistema do que nunca.

"Foram necessárias muitas tentativas e erros, mas ficámos muito satisfeitos com os nossos resultados depois de desenvolvermos um dos modelos de sistema planetário mais complicados da literatura exoplanetária até à data", disse Beard.

De acordo com o coautor Paul Robertson, professor associado de física e astronomia da UCI, o grande número de planetas é um factor que inspirou a equipa a realizar mais investigações.

"Vimos TOI-1136 como sendo altamente vantajosa do ponto de vista da investigação, porque quando um sistema tem múltiplos exoplanetas, podemos controlar os efeitos da evolução planetária que dependem da estrela hospedeira, e isso ajuda-nos a focar nos mecanismos físicos individuais que levaram a que estes planetas tivessem as propriedades que têm", disse.

Robertson acrescentou que quando os astrónomos tentam comparar planetas em sistemas solares diferentes, há muitas variáveis que podem diferir com base nas propriedades distintas das estrelas e nas suas localizações em partes diferentes da Galáxia. Disse que a observação de exoplanetas no mesmo sistema permite o estudo de planetas que passaram por uma história semelhante.

Pelos padrões estelares, a estrela TOI-1136 é jovem, com apenas 700 milhões de anos, outra característica que tem atraído caçadores de exoplanetas. Robertson disse que as estrelas jovens são "difíceis e especiais" de trabalhar porque são muito ativas. O magnetismo, as manchas estelares e as erupções são mais prevalentes e intensas durante esta fase do desenvolvimento de uma estrela, e a radiação resultante impacta e molda os planetas, afetando as suas atmosferas.

Os exoplanetas confirmados de TOI-1136, TOI-1136 b a TOI-1136 g, estão classificados como "sub-Neptunos" pelos especialistas. Robertson disse que o mais pequeno tem mais do dobro do raio da Terra, e os outros têm até quatro vezes o raio da Terra, comparáveis aos tamanhos de Úrano e Neptuno.

Segundo o estudo, todos estes planetas orbitam TOI-1136 em menos do que os 88 dias que Mercúrio leva a dar a volta ao nosso Sol. "Estamos a colocar um sistema solar inteiro numa região, à volta da estrela, tão pequena que todo o nosso Sistema Solar, aqui, estaria para lá dela", disse Robertson.

"São planetas estranhos para nós porque não temos nada exatamente como eles no nosso Sistema Solar", disse a coautora Rae Holcomb, candidata a doutoramento em física na UCI. "Mas quanto mais estudamos outros sistemas planetários, mais parecem ser o tipo de planeta mais comum na Galáxia".

Outra componente estranha deste sistema solar é a possível presença, ainda não confirmada, de um sétimo planeta. Os investigadores detetaram alguns indícios de outra força ressonante no sistema. Robertson explicou que quando os planetas estão a orbitar perto uns dos outros, podem atrair-se gravitacionalmente uns aos outros.

"Quando ouvimos um acorde tocado num piano e nos soa bem, é porque existe ressonância, ou mesmo espaçamento, entre as notas que estamos a ouvir", disse ele. "Os períodos orbitais destes planetas são espaçados de forma semelhante. Quando os exoplanetas estão em ressonância, os puxões são sempre na mesma direção. Isto pode ter um efeito desestabilizador ou, em casos especiais, pode servir para tornar as órbitas mais estáveis".

Robertson observou que, longe de responder a todas as perguntas da sua equipa sobre os exoplanetas deste sistema, o levantamento fez com que os investigadores quisessem obter conhecimentos adicionais, particularmente sobre a composição das atmosferas planetárias. Essa linha de investigação seria melhor abordada através das capacidades de espetroscopia avançada do Telescópio Espacial James Webb da NASA, acrescentou.

"Estou orgulhoso que tanto o Observatório Lick como os Observatórios Keck tenham estado envolvidos na caracterização de um sistema realmente importante", disse Matthew Shetrone, diretor-adjunto dos Observatórios da Universidade da Califórnia. "Ter tantos planetas de tamanho moderado no mesmo sistema permite-nos realmente testar cenários de formação. Quero mesmo saber mais sobre estes planetas! Será que vamos encontrar um mundo de rocha fundida, um mundo de água ou um mundo de gelo, todos no mesmo sistema solar? Quase parece ficção científica".

// Universidade da Califórnia em Irvine (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astronomical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

 


Quer saber mais?

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EurekAlert!
SPACE.com
Universe Today
PHYSORG
ScienceDaily

TOI-1136:
ipac
Wikipedia
TOI-1136 b (NASA)
TOI-1136 b (Exoplanet.eu)
TOI-1136 c (NASA)
TOI-1136 c (Exoplanet.eu)
TOI-1136 d (NASA)
TOI-1136 d (Exoplanet.eu)
TOI-1136 e (NASA)
TOI-1136 e (Exoplanet.eu)
TOI-1136 f (NASA)
TOI-1136 f (Exoplanet.eu)
TOI-1136 g (NASA)
TOI-1136 g (Exoplanet.eu)

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de exoplanetas mais próximos (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Lista de exoplanetas candidatos a albergar água líquida (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Exoplanet.eu

Variação de tempo de trânsito (VTT):
Wikipedia

TKS (TESS-Keck Survey):
Universidade da Califórnia em Irvine
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)

APF (Automated Planet Finder):
Observatório Lick
Wikipedia

Observatório W. M. Keck:
Página principal
Wikipedia
HIRES (Universidade do Hawaii)

 
   
 
 
 
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