Uma nova investigação, publicada no passado dia 4 de fevereiro, utiliza dados recolhidos pela nave espacial Gaia da ESA para confirmar a existência de dois misteriosos objetos celestes. Gaia-4b é um exoplaneta "super-Júpiter" e Gaia-5b uma anã castanha. Estes objetos massivos orbitam, inesperadamente, estrelas de baixa massa.

Gaia-4b é um planeta que orbita a estrela Gaia-4, anteriormente pouco notável, a cerca de 244 anos-luz de distância. Gaia-5b orbita a estrela Gaia-5, a cerca de 134 anos-luz de distância da Terra. Estes dois objetos recém-descobertos estão perto, na nossa própria vizinhança da Via Láctea. A sua existência desafia as teorias atuais da formação planetária e a missão do Gaia irá fornecer dados valiosos para ajudar a compreender estes objetos intrigantes.

"Gaia-4b é cerca de doze vezes mais massivo do que Júpiter. Com um período orbital de 570 dias, é um planeta gigante gasoso relativamente frio," explica Guðmundur Stefánsson da Universidade de Amesterdão, Países Baixos, primeiro autor do novo estudo.

"Com uma massa de cerca de 21 Júpiteres, Gaia-5b é uma anã castanha, mais massiva do que um planeta, mas demasiado leve para sustentar fusão nuclear e ser uma estrela", acrescenta Guðmundur.

De oscilações a novos mundos

Desde o seu lançamento em 2013, a nave espacial Gaia da ESA tem vindo a construir o maior e mais preciso mapa tridimensional da nossa Galáxia. Girando lentamente, percorreu o céu com dois telescópios óticos, determinando repetidamente as posições de dois mil milhões de objetos com uma precisão sem precedentes, até ao final das suas observações científicas no passado dia 15 de janeiro. Uma vez que o Gaia rastreou com precisão o movimento das estrelas - uma técnica conhecida como astrometria - espera-se que sejam descobertos milhares de novos objetos nos seus dados.

A astrometria é o método que deteta o movimento de uma estrela através de medições precisas da sua posição no céu. Esta técnica também pode ser utilizada para identificar planetas em torno de uma estrela, medindo pequenas alterações na posição da estrela à medida que esta oscila em torno do centro de massa do sistema planetário. A missão Gaia da ESA, através do seu estudo sem precedentes da posição, brilho e movimento de mais de mil milhões de estrelas, está a gerar um grande conjunto de dados a partir dos quais serão encontrados exoplanetas, quer através de alterações observadas na posição de uma estrela no céu devido a planetas que orbitam à sua volta, quer através de uma diminuição do seu brilho quando um planeta transita pela sua face. Crédito: ESA

Um planeta em órbita de uma estrela cria um pequeno "puxão" gravitacional que faz com que a estrela "oscile" em torno do seu centro de massa e se desloque num movimento de saca-rolhas pelo céu. Os objetos mais fáceis de descobrir usando a astrometria são enormes e estão em órbitas distantes em torno da sua estrela-mãe. Anteriormente, a existência de algumas anãs castanhas massivas foi confirmada por outros telescópios que observaram o seu brilho ténue ao lado de estrelas brilhantes para as quais o Gaia tinha detetado essa oscilação.

Isto contrasta com o método de trânsito, que deteta planetas quando passam em frente da sua estrela e é mais provável que encontre planetas numa órbita próxima. E embora a deteção de uma oscilação sugira que uma estrela pode ter um planeta, há outras causas potenciais (como sistemas estelares binários), pelo que as descobertas astrométricas têm de ser confirmadas por outros métodos.

"O Gaia estava a analisar repetidamente estas estrelas, construindo uma imagem cada vez mais detalhada ao longo do tempo", diz Guðmundur. "Em 2022, o Gaia DR3 (Data Release 3) incluiu uma lista de estrelas que parecem estar a mover-se como se fossem puxadas por um exoplaneta. Utilizando dados espetroscópicos terrestres e a técnica de velocidade radial para investigar estas estrelas, confirmámos o nosso primeiro planeta e a nossa primeira anã castanha".

A combinação de dados astrométricos e de velocidade radial permite aos astrónomos encontrar todos os detalhes orbitais e a massa do objeto em órbita, fornecendo uma oportunidade única para criar visualizações tridimensionais.

"Cerca de 75% das estrelas da Via Láctea são estrelas de baixa massa, com massas entre cerca de 10% e 60-65% da massa do Sol. Por serem tão numerosas, são também as nossas estrelas vizinhas mais próximas", explica Guðmundur. "Sabe-se que os planetas massivos em torno de estrelas de baixa massa são relativamente raros, mas quando ocorrem, causam uma oscilação maior e, portanto, uma assinatura astrométrica mais forte que é mais fácil de detetar".

Impressão de artista da anã branca Gaia-5b em torno da sua estrela-mãe. Crédito: ESA/Gaia/DPAC/M. Marcussen

Um tesouro para os caçadores de planetas

Ao passo que um exoplaneta anterior foi encontrado pelas missões Gaia e Hipparcos em conjunto, a presença de Gaia-4b foi revelada apenas pelos dados do Gaia.

Quando o próximo lote de dados do Gaia for lançado em 2026, este vai conter 5,5 anos de dados da missão que poderão revelar centenas - se não milhares - de planetas e anãs castanhas em torno de estrelas próximas. Isso dar-nos-á mais informações sobre como estes objetos diferentes se formam e o Gaia está a abrir caminho para uma nova era de descobertas astrométricas, levando a uma compreensão mais profunda dos diversos sistemas planetários que povoam a nossa Galáxia.

Matthew Standing, investigador da ESA, é especialista em exoplanetas. "Esta descoberta é uma excitante ponta do iceberg para as descobertas de exoplanetas que podemos esperar do Gaia no futuro", explica. "A descoberta de Gaia-4b é um avanço importante na utilização da astrometria Gaia para a deteção de exoplanetas, complementando os outros métodos de deteção de exoplanetas utilizados pelo Cheops da ESA e pela futura missão Plato".

"O Gaia já tinha visto os sinais reveladores de exoplanetas conhecidos, mas desta vez revelou um mundo extrassolar completamente novo", diz Johannes Sahlmann, cientista do projeto Gaia na ESA. "A descoberta de Gaia-4b mostra como as medições detalhadas do Gaia complementam as técnicas estabelecidas de descoberta exoplanetária e fornecem novas oportunidades para a investigação de exoplanetas. O quarto lançamento de dados do Gaia será um tesouro para os caçadores de planetas".

// ESA (comunicado de imprensa)
// Universidade de Amesterdão (comunicado de imprensa)
// NOIRLab (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astronomical Journal)

Quer saber mais?

Gaia-4b:
Exoplanet.eu

Gaia-5b:
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

Anãs castanhas:
Wikipedia
Andy Lloyd's Dark Star Theory

Astrometria:
Wikipedia
Método astrométrico de deteção exoplanetária (Wikipedia)

Gaia:
ESA
Página da ESA para a comunidade científica
Arquivo de dados do Gaia (ESA)
Wikipedia

Satélite Hipparcos:
ESA
Wikipedia

CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite):
ESA
ESA - 2
Wikipedia

PLATO (PLAnetary Transits and Oscillations of stars):
ESA
Wikipedia