Uma equipa de astrónomos liderada por Shubham Kanodia do Instituto Carnegie descobriu um sistema planetário invulgar no qual um planeta gigante de gás orbita uma pequena estrela anã vermelha chamada TOI-5205. As suas descobertas, publicadas na revista The Astronomical Journal, desafiam ideias há muito defendidas sobre a formação planetária.

Mais pequenas e mais frias do que o nosso Sol, as anãs M são as estrelas mais comuns na nossa Galáxia, a Via Láctea. Devido ao seu pequeno tamanho, estas estrelas tendem a ter cerca de metade da temperatura do Sol e a ser muito mais avermelhadas. Têm luminosidades muito baixas, mas vidas extremamente longas. Embora as anãs vermelhas hospedem mais planetas, em média, do que outros tipos de estrelas mais massivas, as suas histórias de formação fazem delas candidatas improváveis a hospedar gigantes gasosos.

O recém-descoberto planeta - TOI-5205b - foi identificado pela primeira vez como potencial candidato pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA. A equipa de Kanodia confirmou então a sua natureza planetária e caracterizou-o utilizando uma variedade de instrumentos e instalações terrestres.

"A estrela anfitriã, TOI-5205, tem apenas cerca de quatro vezes o tamanho de Júpiter, no entanto conseguiu de alguma forma formar um planeta do tamanho de Júpiter, o que é bastante surpreendente!" exclamou Kanodia, especialista no estudo destas estrelas, que compreendem quase três-quartos da nossa Galáxia, mas que não podem ser vistas a olho nu.

Já foram descobertos alguns planetas gigantes em órbita de estrelas anãs M mais velhas. Mas até agora não tinha sido encontrado nenhum num sistema planetário de uma anã M de baixa massa como TOI-5205. Para compreender a comparação de tamanho, um planeta semelhante a Júpiter a orbitar uma estrela semelhante ao Sol pode ser comparado a uma ervilha em torno de uma toranja; para TOI-5205b, dado que a estrela hospedeira é muito mais pequena, é mais semelhante a uma ervilha em torno de um limão. De facto, quando TOI-5205b atravessa em frente da sua hospedeira, bloqueia cerca de sete por cento da sua luz - um dos maiores trânsitos exoplanetários conhecidos.

Um planeta semelhante a Júpiter a orbitar uma estrela semelhante ao Sol pode ser comparado a uma ervilha em torno de uma toranja; para TOI-5205b, dado que a estrela hospedeira é muito mais pequena, é mais semelhante a uma ervilha em torno de um limão.
Crédito: Katherine Cain, Instituto Carnegie para Ciência

Os planetas nascem no disco giratório de gás e poeira que envolve as estrelas jovens. A teoria de formação de planetas gasosos mais frequentemente usada requer cerca de 10 massas terrestres deste material rochoso para acumular e formar um enorme núcleo, após o qual varre rapidamente grandes quantidades de gás das regiões vizinhas do disco para formar o planeta gigante que vemos hoje.

O período de tempo em que isto acontece é crucial.

"A existência de TOI-5205b estica o que sabemos sobre os discos em que estes planetas nascem", explicou Kanodia. "Ao início, se não houver material rochoso suficiente no disco para formar o núcleo inicial, então não se pode formar um planeta gigante gasoso. E, no final, se o disco se evaporar antes da formação do núcleo massivo, então não se pode formar um planeta gigante gasoso. E ainda assim TOI-5205b formou-se apesar destas limitações. Com base na nossa compreensão atual da formação planetária, TOI-5205b não deveria existir; é um planeta 'proibido'".

A equipa demonstrou que a grande profundidade do trânsito planetário o torna extremamente propício a futuras observações com o recentemente lançado JWST, que poderá lançar luz sobre a sua atmosfera e fornecer algumas pistas adicionais sobre o mistério da sua formação.

A investigação de acompanhamento foi realizada utilizando o HPF (Habitable-zone Planet Finder; Texas, EUA) e o LRS2 (Low Resolution Spectrograph; Texas, EUA) no Telescópio Hobby Eberly de 10m, a câmara ARCTIC no APO de 3,5 m (Apache Point Observatory; Novo México, EUA), o NESSI (NN-Explore Exoplanet Stellar Speckle Imager; Arizona EUA) no telescópio WIYN de 3,5 m, o RBO de 0,6 m (Red Buttes Observatory; Wyoming, EUA) e o TMMT de 0,3 m (Three Hundred Millimeter Telescope; Chile).

// Instituto Carnegie (comunicado de imprensa)
// Blog do HPF ("post" por Kanodia)
// Artigo científico (The Astronomical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

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Notícias relacionadas:
EurekAlert!
ScienceDaily
PHYSORG

TOI-5205b:
ipac/NASA
Exoplanet.eu

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Exoplanet.eu

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)
Wikipedia

Observatório McDonald:
Página oficial
Wikipedia
Telescópio Hobby-Eberly (Observatório McDonald)
Telescópio Hobby-Eberly (Wikipedia)
HPF (Habitable-zone Planet Finder)

APO (Apache Point Observatory):
Página principal
Wikipedia

Observatório Nacional de Kitt Peak:
Página oficial
Wikipedia
Telescópio WIYN de 3,5 metros (página principal)
Telescópio WIYN de 3,5 metros (Wikipedia)
NESSI (Telescópio WIYN)

RBO (Red Buttes Observatory):
Universidade do Wyoming
Wikipedia