Exoplanetas gigantes, semelhantes a Júpiter, são comuns no Universo. Mas em estrelas de massa intermédia e mais perto do fim da sua vida, a frequência deste tipo de planetas diminui consideravelmente – atualmente, menos de 5% dos planetas conhecidos orbitam estrelas com massa superior a 1,6 vezes a massa do Sol.
Em dois artigos recentemente publicados, liderados pelos investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA3), Elisa Delgado-Mena e Filipe Pereira, foram anunciadas as descobertas de dois “júpiteres” e dois “júpiteres quentes” à volta de estrelas deste tipo.
Elisa Delgado Mena (IA & Universidade do Porto) explica que, no caso da investigação da sua equipa, “a diminuição abrupta da frequência de deteção de planetas gigantes em torno de estrelas com massas superiores a duas vezes a massa do Sol levou-nos a observar enxames abertos jovens, uma vez que contêm muitas estrelas de massa intermédia na fase gigante”.
“É mais fácil detetar planetas nesta fase, quando as estrelas já arrefeceram e têm uma rotação mais lenta, o que nos permite medir velocidades radiais a partir do seu espectro”, acrescenta a investigadora.
Devido a esta dificuldade, a equipa iniciou um rastreio sistemático, que já dura há 17 anos, com o espectrógrafo HARPS, montado no Telescópio de 3,6 metros do ESO. A equipa mediu velocidades radiais de mais de 140 estrelas gigantes, em 17 enxames de estrelas abertos.
Observações que englobam um período de tempo tão grande são essenciais para a deteção de planetas de longo período e também para se poder distinguir variações de velocidades radiais causadas por planetas em órbita, da atividade da própria estrela.
Neste trabalho, a equipa analisou seis dessas estrelas, das quais quatro apresentavam sinais provocados por atividade estelar.
No enxame aberto IC4651, à volta da estrela nº 9122, com 1,8 vezes a massa do Sol, deteram um planeta com 6,2 vezes a massa de Júpiter e com um período de 744 dias.
Já no enxame aberto NGC3680, na estrela nº41, com 1,64 vezes a massa do Sol, detetaram um exoplaneta com uma massa cerca de 5 vezes superior à de Júpiter, com um período orbital de 1155 dias. Por comparação, Marte tem um período orbital de 687 dias e Júpiter de 4333 dias.
Mas os dados mais surpreendentes foram encontrados em 4 estrelas. Estas apresentam sinais periódicos de longo período, estáveis há mais de 15 anos, que apesar de aparentarem ser causados por planetas, na realidade têm origem estelar.
“É um mistério como é que estes sinais estelares podem durar tanto tempo e se serão causados por campos magnéticos ou outro tipo de fenómenos estelares. O nosso trabalho mostra que podem existir vários ‘impostores planetários’, que só conseguimos desvendar depois de observações a longo prazo”, acrescentou Elisa Delgado Mena.
No artigo liderado por Filipe Pereira (IA & Dep. de Física e Astronomia (DFA) da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP)), a equipa usou dados de trânsitos6, obtidos com o observatório espacial TESS (NASA), para detetar dois júpiteres quentes, à volta de estrelas gigantes vermelhas.
Estas observações foram posteriormente confirmadas com medições de velocidades radiais, obtidas com telescópios do Observatório Europeu do Sul (ESO), do Observatório Inter-Americano de Cerro Tololo (CTIO – NOIRLab) e do Observatório W. M. Keck.
À volta da estrela TOI-4377 a equipa detetou um exoplaneta com 0,96 vezes o diâmetro e 1,35 vezes a massa de Júpiter, a orbitar em apenas 4,38 dias, a uma distância de apenas 0,058 unidades astronómicas7 da estrela.
Já à volta da estrela TOI-4551 a equipa detetou um exoplaneta com cerca de 1,06 vezes o diâmetro e 1,5 vezes a massa de Júpiter, que orbita a sua estrela em pouco menos de 10 dias e a uma distância de 0,1 unidades astronómicas. Por comparação, Mercúrio demora 88 dias a orbitar o Sol, a uma distância média de 0,4 unidades astronómicas (ou 58 milhões de quilómetros).
Estes são dois exemplos raros de “júpiteres quentes” a orbitar estrelas gigantes vermelhas. Rastreios sistemáticos usando velocidades radiais inicialmente sugeriam que estes planetas seriam destruídos pela sua estrela,a o que explicaria a pequena quantidade detetada deste tipo de exoplanetas. No entanto, resultados mais recentes, com base em dados do TESS, parecem sugerir que este processo de destruição ocorre mais tarde do que o inicialmente estimado.
“Ao calcularmos modelos de estrutura interna dos planetas, percebemos que estes têm o seu diâmetro inchado devido à irradiação da estrela, que está muito próxima”, explica Filipe Pereira.
“Para além disso, este aumento do diâmetro planetário está a ocorrer de forma rápida, uma vez que o aumento do tamanho dos planetas já corresponde à atual irradiação a que estão sujeitos, a qual só aumentou recentemente, devido à estrela ter chegado à sua fase mais velha”, acrescenta.
// I.Astro
