ASTRÓNOMOS DESCOBREM PLANETA ONDE NÃO DEVIA ESTAR
10 de Dezembro de 2013
Uma equipa internacional de astrónomos, liderada por uma estudante da Universidade do Arizona, nos EUA, descobriu o planeta que orbita, até à data, à maior distância da sua estrela, estrela esta semelhante ao Sol.
Com uma massa 11 vezes superior à de Júpiter, e orbitando a sua estrela a uma distância 650 vezes a distância média da Terra ao Sol, o planeta HD 106906 b é diferente de tudo no nosso próprio Sistema Solar e desafia as teorias de formação planetária.
"Este sistema é especialmente fascinante porque nenhum modelo de formação planetária consegue explicar totalmente o que vemos," afirma Vanessa Bailey, que liderou a pesquisa. Bailey é estudante do quinto ano e pertence ao Departamento de Astronomia da Universidade do Arizona.
Pensa-se que os planetas próximos das suas estrelas, como a Terra, aglutinam-se a partir de corpos parecidos com asteróides nascidos no disco primordial de poeira e gás que rodeiam uma estrela em formação. No entanto, este processo decorre muito lentamente no que toca à criação de planetas gigantes, longe da estrela. Outro mecanismo proposto é que os planetas gigantes formam-se a partir de um colapso rápido e directo do material no disco de acreção. No entanto, os discos primordiais raramente contêm massa suficiente nos seus limites externos para permitir que um planeta como HD 106906 b se forme. Foram apresentadas várias hipóteses alternativas, incluindo a formação semelhante a um minissistema binário.
"Um sistema binário pode formar-se quando dois aglomerados adjacentes de gás colapsam mais ou menos de forma independente para formar estrelas, e estas estrelas estão perto o suficiente para exercerem uma atracção gravitacional mútua e uni-las numa órbita," explica Bailey. "É possível que no caso do sistema HD 106906 a estrela e o planeta tenham colapsado de forma independente a partir de aglomerados de gás, mas por algum motivo o amontoado progenitor do planeta passou 'fome' de material e nunca cresceu o suficiente para se tornar numa estrela."
De acordo com Bailey, um dos problemas com este cenário que é o rácio de massas entre duas estrelas é, geralmente, não mais do que 10 para 1.
"No nosso caso, a relação de massa é mais do que 100 para 1," explica. "Este extremo não está previsto pelas teorias de formação de estrelas binárias - tal como as teorias de formação planetária prevêem que não podemos formar planetas tão afastados da sua estrela-mãe."
Este sistema é também de particular interesse porque os investigadores podem ainda detectar o "disco de detritos" remanescente, material deixado para trás aquando da formação da estrela e do planeta.
"Sistemas como este, onde temos informações adicionais sobre o ambiente em que o planeta reside, têm o potencial para ajudar a separar os vários modelos de formação," acrescenta Bailey. "As observações futuras do movimento orbital do planeta e do disco de detritos da estrela podem ajudar a responder esta questão."
Com apenas 13 milhões de anos, este jovem planeta ainda brilha devido ao calor residual da sua formação. A cerca de 1500 graus Celsius, o planeta é muito mais frio que a sua estrela-mãe e emite a maior parte da sua energia no infravermelho, em vez de luz visível. A Terra, em comparação, formou-se há 4,5 mil milhões de anos atrás e é, portanto, cerca de 350 vezes mais velha que HD 106906 b.
As observações directas exigem imagens requintadamente nítidas, semelhantes às do Telescópio Espacial Hubble. Para alcançar esta resolução a partir de instrumentos terrestres, precisamos de uma tecnologia chamada óptica adaptativa. A equipa usou o novo sistema de óptica adaptativa Magalhães (MagAO) e a câmara infravermelha Clio2, ambos acoplados no telescópio Magalhães de 6,5 metros no deserto de Atacama, no Chile, para capturar a imagem da descoberta.
Laird Close, professor de astronomia da Universidade do Arizona e investigador principal do MagAO, afirma: "O MagAO foi capaz de utilizar o seu espelho secundário adaptativo, com 585 actuadores, cada movendo-se 1000 vezes por segundo, para remover o efeito de distorção da atmosfera. A correcção atmosférica permitiu a detecção do fraco sinal de calor emitido pelo exoplaneta exótico, sem confusão com a mais quente estrela hospedeira."
"A Clio foi optimizada para comprimentos de onda infravermelhos, onde os planetas gigantes brilham com mais intensidade em comparação com as suas estrelas-mãe, o que significa que os planetas são mais fáceis de observar nestes comprimentos de onda," explica Philip Hinz, professor de astronomia na mesma universidade e investigador principal da Clio, que dirige o Centro para Ópticas Adaptativas Astronómicas da Universidade do Arizona.
A equipa foi capaz de confirmar que o planeta move-se juntamente com a sua estrela ao examinar dados obtidos pelo Hubble durante oito anos para outro programa de investigação. Usando o espectrógrafo FIRE, também instalado no telescópio Magalhães, a equipa confirmou a natureza planetária da companheira. "As imagens mostram a existência de um objecto e fornecem algumas informações, mas apenas o espectro nos dá informações detalhadas sobre a sua natureza e composição," explicou a co-investigadora megan Reiter, também estudante e pertencente ao Departamento de Astronomia da Universidade. "Esta informação detalhada está raramente disponível para exoplanetas observados directamente, o que torna HD 106906 b um alvo valioso para estudos futuros."
"Cada novo planeta detectado directamente empurra a nossa compreensão de como e onde os planetas se podem formar," afirma a co-investigadora Tiffany Meshkat, estudante do Observatório Leiden na Holanda. "A descoberta deste planeta é particularmente emocionante porque está numa órbita tão longínqua da sua estrela hospedeira. Isto leva a muitas questões intrigantes acerca da sua formação e composição. Descobertas como HD 106906 b fornecem-nos uma compreensão mais profunda da diversidade de outros sistemas planetários."
O artigo científico foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal Letters e aparecerá numa edição futura.
Esta é uma impressão de artista de um jovem planeta numa distante órbita. A estrela ainda contém um disco de detritos, material remanescente da sua formação e da formação do planeta, interior à órbita do componente b.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
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Esta é a imagem da descoberta do planeta HD 106906 b, no infravermelho, obtida pelos MagAO/Clio2, processada para remover a luz brilhante da sua estrela, HD 106906 A. O planeta está 20 vezes mais distante da sua estrela que Neptuno está do Sol.
Crédito: Vanessa Bailey
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