Universidade de Warwick/Mark Garlick
Impressão de artista do nascer-do-“Sol” no exoplaneta NGTS-1b, um gigante gasoso anteriormente descoberto em torno de uma estrela de baixa massa.
De acordo com um novo estudo, estrelas com menos de metade da massa do nosso Sol são capazes de hospedar planetas gigantes ao estilo de Júpiter, em conflito com a teoria mais amplamente aceite de como tais planetas se formam.
Os gigantes gasosos, tal como outros planetas, formam-se a partir de discos de material que rodeiam as jovens estrelas.
Segundo a teoria da acreção do núcleo, formam primeiro um núcleo de rocha, gelo e outros sólidos pesados, atraindo uma camada exterior de gás assim que este núcleo seja suficientemente massivo (cerca de 15 a 20 vezes superior à Terra).
No entanto, as estrelas de baixa massa têm discos de baixa massa que, os modelos preveem, não forneceriam material suficiente para formar um gigante de gás desta forma, ou pelo menos não depressa o suficiente antes do disco se dispersar.
No novo estudo, investigadores da UCL (University College London) e da Universidade de Warwick examinaram 91.306 estrelas de baixa massa, utilizando observações do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, e em 15 casos encontraram quedas no brilho da luz correspondente à passagem de um gigante gasoso em frente da estrela.
Cinco dos 15 potenciais planetas gigantes foram desde então confirmados como planetas utilizando métodos independentes. Um destes planetas confirmados orbita uma estrela que tem 1/5 da massa do Sol — o que não seria possível de acordo com os modelos de formação planetária.
Segundo o autor principal do estudo, Ed Bryant, do MSSL (Mullard Space Science Laboratory) na UCL, anteriormente da Universidade de Warwick, que iniciou o trabalho como parte do seu doutoramento, “as estrelas de baixa massa são melhores na formação de planetas gigantes do que pensávamos”.
“Os nossos resultados levantam sérias questões para os modelos de formação planetária. Em particular, a nossa deteção de gigantes gasosos em órbita de estrelas tão pequenas quanto 20% da massa do Sol entra em conflito com a teoria atual“, acrescentou o investigador.
Vincent Van Eylen, coautor do estudo e também do MSSL na UCL, explica que “o facto de, embora raros, os gigantes de gás existirem em torno de estrelas de baixa massa é uma descoberta inesperada e significa que os modelos de formação planetária terão de ser revistos”.
Uma interpretação possível é que os gigantes de gás não se formam através da acreção do núcleo, mas através da instabilidade gravitacional, onde o disco que envolve uma estrela se fragmenta em “tufos” de poeira e gás do tamanho de um planeta.
Se for este o caso, as estrelas de baixa massa poderiam acolher gigantes de gás muito grandes, com duas ou três vezes a massa de Júpiter. Contudo, isto é considerado improvável, uma vez que os discos em torno de estrelas de baixa massa não parecem ser suficientemente massivos para se fragmentarem desta forma.
Outra explicação, dizem os investigadores, é que os astrónomos subestimaram o quão massivo pode ser o disco de uma estrela, o que significa que estrelas pequenas poderiam afinal formar planetas gigantes através da acreção do núcleo.
Isto pode ser devido a se ter calculado incorretamente a massa dos discos que podemos observar através de telescópios, ou porque os discos têm uma massa maior no início da vida de uma estrela, quando são muito difíceis de observar (pois estão embebidas em nuvens de poeira), em comparação com mais tarde na vida de uma estrela, quando podemos observá-las.
Segundo o coautor Dan Bayliss, da Universidade de Warwick, “é possível que não compreendamos as massas destes discos protoplanetários tão bem como pensávamos que compreendíamos. Novos instrumentos poderosos como os do Telescópio Espacial James Webb serão capazes de estudar as propriedades destes discos com mais detalhe”.
No seu trabalho, os investigadores procuraram identificar a frequência com que os planetas gigantes ocorreram em torno de estrelas de baixa massa, testando se esta taxa de ocorrência se enquadrava no que os modelos de acreção do núcleo previam.
Utilizaram um algoritmo para identificar os sinais dos gigantes de gás em trânsito na luz emitida pelas estrelas de baixa massa. Em seguida, examinaram estes sinais, descontando uma série de falsos positivos.
Para determinar a probabilidade do seu método em detetar gigantes gasosos reais em órbita destas estrelas, inseriram simulações de milhares de sinais de planetas em trânsito nos dados reais de luz estelar do TESS e depois executaram o seu algoritmo para ver quantos destes planetas seriam detetados.
Agora os investigadores estão a trabalhar para confirmar como planetas (ou descartar) nove dos 15 planetas candidatos que identificaram (cinco foram até agora confirmados como planetas, com um falso positivo).
Estes candidatos podem, potencialmente, ser estrelas companheiras ou pode haver outra razão para as quedas em luminosidade.
A equipa vai deduzir as massas destes objetos procurando uma “oscilação” na posição da estrela hospedeira, indicando o puxão gravitacional do possível planeta.
Esta oscilação pode ser detetada através da análise espectroscópica da luz da estrela – medindo diferentes bandas de luz para rastrear o movimento da estrela, quer para longe de nós ou na nossa direção.
O estudo foi publicado em março na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
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