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INVESTIGAÇÃO PLANETÁRIA ENCONTRA MUNDO EM SISTEMA TRIPLO
19 de janeiro de 2021

 


Esta ilustração mostra o planeta KOI-5Ab a transitar uma estrela semelhante ao Sol, parte de um sistema estelar triplo localizado a 1800 anos-luz de distância na direção da constelação de Cisne.
Crédito: Caltech/R. Hurt (IPAC)

 

Pouco depois da missão Kepler da NASA ter começado operações em 2009, o telescópio espacial avistou o que se pensava ser um planeta com metade do tamanho de Saturno num sistema estelar múltiplo. KOI-5Ab foi apenas o segundo candidato a planeta a ser encontrado pela missão e, por mais excitante que fosse na época, acabou sendo posto de lado enquanto o Kepler acumulava cada vez mais descobertas exoplanetárias.

No final das operações da missão, em 2018, o Kepler havia descoberto uns colossais 2394 exoplanetas, planetas que orbitam outras estrelas que não o Sol, e 2366 candidatos a exoplanetas adicionais que ainda precisavam de confirmação.

"KOI-5Ab foi abandonado porque era complicado e tínhamos milhares de candidatos," disse David Ciardi, cientista-chefe do NExScI (NASA Exoplanet Science Institute). "Havia escolhas mais fáceis do que KOI-5Ab e estávamos a aprender algo novo com o Kepler todos os dias, de modo que KOI-5 foi praticamente esquecido."

Agora, após uma longa caça que durou muitos anos e envolveu muitos telescópios, Ciardi disse que "ressuscitou KOI-5Ab dos mortos". Graças a novas observações com a segunda missão de caça exoplanetária da NASA, o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), e com uma série de telescópios terrestres, Ciardi foi finalmente capaz de desvendar todas as evidências em torno de KOI-5Ab e de provar a sua existência. Existem alguns detalhes intrigantes a ponderar sobre este planeta.

Muito provavelmente um planeta gigante gasoso como Júpiter ou Saturno no nosso Sistema Solar, tendo em conta o seu tamanho, KOI-5Ab é invulgar porque orbita uma estrela num sistema com outras duas estrelas companheiras, vagueando num plano que está desalinhado com pelo menos uma das estrelas. O arranjo questiona como cada membro neste sistema se formou a partir das mesmas nuvens rodopiantes de gás e poeira. Ciardi, do Caltech em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia, apresentou os seus achados numa reunião virtual da Sociedade Astronómica Americana.

"Não sabemos de muitos planetas que existem em sistemas estelares triplos, e este é muito especial porque a sua órbita é enviesada," disse Ciardi. "Ainda temos muitas dúvidas sobre como e quando os planetas se formam em sistemas estelares múltiplos e como as suas propriedades se comparam a planetas em sistemas com uma estrela. Ao estudar este sistema em mais detalhe, talvez possamos obter uma visão de como o Universo produz planetas."

Pegando nas pistas

Após a sua deteção inicial pelo Kepler, Ciardi e outros investigadores pegaram nas pistas de KOI-5Ab como parte de uma cache de candidatos a exoplaneta que estavam a acompanhar. Usando dados do Observatório W. M. Keck no Hawaii, do Observatório Palomar do Caltech perto de San Diego, e do Gemini Norte no Hawaii, Ciardi e outros astrónomos determinaram que KOI-5Ab parecia estar a orbitar uma estrela num sistema estelar triplo. No entanto, ainda não conseguiam descobrir se o sinal do planeta era na verdade uma falha errónea de uma das outras duas estrelas ou, caso o planeta fosse real, qual das estrelas orbitava.

Então, em 2018, surgiu o TESS. Tal como o Kepler, o TESS procura o "piscar" da luz estelar produzido pelo trânsito de um exoplaneta, isto é, quando este passa em frente da sua estrela hospedeira a partir do ponto de vista do Sistema Solar. O TESS observou uma parte do campo de visão do Kepler, incluindo o sistema KOI-5. Bem dito, bem feito: o TESS também identificou KOI-5Ab como um candidato a exoplaneta, embora o TESS o denomine TOI-1241b. Assim como o Kepler havia observado anteriormente, o TESS descobriu que o planeta completava uma órbita em torno da sua estrela aproximadamente a cada cinco dias.

"Pensei comigo mesmo, 'Eu lembro-me deste alvo,'" observou Ciardi, depois de ver os dados do TESS. "Mas ainda não era possível determinar definitivamente se o planeta era real ou se o 'blip' nos dados vinha de outra estrela no sistema - podia ser uma quarta estrela."

Pistas nas oscilações

Ele voltou então a reanalisar todos os dados, e procurou novas pistas com telescópios terrestres. Utilizando uma técnica alternativa à do Kepler e do TESS, o Observatório Keck é frequentemente usado para observações de acompanhamento de exoplanetas, medindo a leve oscilação numa estrela enquanto um planeta orbita em seu redor e exerce um puxão gravitacional. Ciardi, em parceria com outros cientistas por meio de um grupo de colaboração de exoplanetas chamado CPS (California Planet Search), procurou quaisquer oscilações no sistema KOI-5 nos dados do Keck. Eles foram capazes de distinguir uma oscilação produzida pela companheira estelar interna que orbita a estrela primária da oscilação do planeta aparente enquanto orbita a estrela primária. Juntas, as diferentes coleções de dados dos telescópios espaciais e terrestres ajudaram a confirmar que KOI-5Ab é, de facto, um planeta que orbita a estrela primária.

"Bingo - lá estava ele! Se não fosse o TESS ter observado o planeta novamente, nunca teria voltado e feito todo este trabalho de detetive," explicou. "Mas realmente foi necessária muita investigação nos dados recolhidos de muitos telescópios diferentes para finalmente acertar neste planeta."

KOI-5Ab orbita a Estrela A, que tem uma companheira relativamente íntima, a Estrela B. A Estrela A e a Estrela B orbitam-se uma à outra a cada 30 anos. Uma terceira estrela ligada gravitacionalmente, a Estrela C, orbita as estrelas A e B a cada 400 anos.

Uma órbita inclinada

Os dados combinados também revelam que o plano orbital do planeta não está alinhado com o plano orbital da Estrela B, a segunda estrela interna, como seria de esperar caso as estrelas e os planetas fossem todos formados a partir do mesmo disco de material circundante. Os astrónomos não têm a certeza do que provocou o desalinhamento de KOI-5Ab, mas pensam que a segunda estrela "chutou" gravitacionalmente o planeta durante o seu desenvolvimento, inclinando a sua órbita e fazendo com que migre para dentro. Os sistemas estelares triplos constituem cerca de 10% de todos os sistemas estelares.

Esta não é a primeira evidência de planetas em sistemas duplos ou triplos. Um caso notável envolve o sistema estelar triplo GW Orionis, no qual um disco de formação planetária foi dividido em anéis distintos e desalinhados, onde os planetas podem estar a ser formados. No entanto, apesar de centenas de descobertas de planetas em sistemas estelares múltiplos, são quantitativamente muito menos comuns do que planetas em sistemas com uma única estrela. Isto pode ser devido a um viés observacional (planetas com única estrela são mais fáceis de detetar), ou porque a formação de planetas é de facto menos comum em sistemas estelares múltiplos.

"Esta investigação enfatiza a importância da frota completa de telescópios espaciais da NASA e a sua sinergia com sistemas terrestres," disse Jessie Dotson, cientista do projeto Kepler no Centro de Pesquisa Ames da NASA em Silicon Valley, Califórnia. "Descobertas como esta podem levar muito tempo."

Instrumentos novos e futuros, como o PARVI (Palomar Radial Velocity Instrument), acoplado ao Telescópio Hale de 200 polegadas em Palomar, como o instrumento NEID (NN-EXPLORE Exoplanet Investigations with Doppler spectroscopy) da NASA e da NSF no sul do Arizona, e como o KPF (Keck Planet Finder), vão abrir novos caminhos para aprender mais sobre exoplanetas.

 


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O sistema estelar KOI-5 consiste de três estrelas, denominadas A, B e C neste diagrama. As Estrelas A e B completam uma órbita em torno uma da outra a cada 30 anos. A Estrela C orbita as Estrelas A e B a cada 400 anos. O sistema contém um único planeta conhecido, chamado KOI-5Ab, que foi descoberto e caracterizado usando dados das missões Kepler e TESS da NASA, bem como com telescópios terrestres. KOI-5Ab tem cerca de metade de massa de Saturno e orbita a Estrela A mais ou menos a cada 5 dias. A sua órbita está inclinada 50º em relação ao planeta das Estrelas A e B. Os astrónomos suspeitam que esta órbita desalinhada foi provocada pela Estrela B, que "chutou" gravitacionalmente o planeta durante o seu desenvolvimento, desalinhando a sua órbita e fazendo com que migrasse para dentro.
Crédito: Caltech/R. Hurt (IPAC)


// NASA (comunicado de imprensa)
// Caltech (comunicado de imprensa)
// Apresentação Powerpoint (PDF)

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Lista de planetas (Wikipedia)
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PlanetQuest
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares

Telescópio Espacial Kepler:
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K2 (NASA)
Arquivo de dados do Kepler
Arquivo de dados da missão K2
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)
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Observatório W. M. Keck:
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Observatório Palomar:
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Observatório Gemini:
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