Astrónomos encontram evidências de planeta quase 13 vezes maior que Júpiter

(dr) Leandro Almeida

Uma equipa de astrónomos brasileiros descobriu fortes evidências de um exoplaneta quase 13 vezes maior do que Júpiter num sistema estelar binário mais velho ou evoluído.

Nas últimas três décadas, foram descobertos quase 4 mil objetos semelhantes a um planeta situados fora do Sistema Solar a orbitar estrelas isoladas. Já a partir de 2011, por meio do satélite Kepler, foi possível observar os primeiros exoplanetas a girar em torno de sistemas binários jovens, compostos por duas estrelas (vivas) em cujos núcleos ainda há queima de hidrogénio.

Agora, um grupo de astrónomos brasileiros encontrou as primeiras evidências da existência de um exoplaneta em redor de um sistema binário mais velho ou evoluído, em que uma das duas estrelas está morta.

O estudo, resultado de um pós-doutorado e de um estágio de investigação, ambos da FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), foi publicado na The Astronomical Journal, da Sociedade Americana de Astronomia.

“Conseguimos obter indicações bastante sólidas da existência de um exoplaneta gigante, com uma massa quase 13 vezes maior que a de Júpiter num sistema binário evoluído”, disse Leonardo Andrade de Almeida, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e primeiro autor do estudo.

O pesquisador fez pós-doutorado no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP) com supervisão do professor Augusto Damineli, também autor do estudo.

Os cientistas encontraram sinais da existência de um exoplaneta num sistema binário evoluído chamado KIC10544976, localizado na constelação do Cisne, no hemisfério celeste norte, por meio da análise de diferentes pistas. Uma delas foi o efeito da variação do instante do eclipse.

O fenómeno é caracterizado pela precisão do tempo em que ocorrem os eclipses das duas estrelas que formam um sistema binário ao passar uma em frente da outra. Uma variação nesse tempo de ocorrência de eclipses, chamado período orbital, é forte indicador da existência de um planeta ao redor de estrelas.

“A variação do período orbital de um sistema binário ocorre em razão da atração gravitacional entre os três objetos, que passam a girar em torno de um centro de massa comum”, disse Almeida.

A identificação de variações no período orbital, porém, não é suficiente para a deteção de um planeta num sistema binário. Isso porque, assim como o Sol apresenta variação no seu ciclo de atividade magnética a cada 11 anos, marcada por um pico e o posterior declínio das manchas solares, outras estrelas também passam por esse mesmo processo.

“A variação da atividade magnética do Sol e de outras estrelas isoladas causa uma alteração nos seus campos magnéticos. Já em estrelas que compõem um sistema binário isso provoca uma mudança no período orbital, que chamamos de mecanismo Applegate“, disse Almeida.

A fim de afastar a hipótese de que a variação no período orbital de KIC10544976 seria resultado apenas da atividade magnética, os investigadores analisaram o efeito da variação do instante do eclipse e o ciclo de atividade magnética da estrela viva do sistema binário.

Esse sistema binário é composto por uma anã branca – a estrela morta, menor e com brilho alto (alta emissão de energia por unidade de tempo) devido à sua temperatura superficial elevada – e uma anã vermelha – a estrela viva, com massa pequena em comparação à do Sol e baixa luminosidade (baixa emissão de energia por unidade de tempo). As duas estrelas foram monitoradas por telescópios terrestres entre 2005 e 2017 e pelo satélite Kepler entre 2009 e 2013, que geraram dados minuto a minuto.

Esse sistema é único. Nenhum outro sistema similar possui dados suficientes que nos permitam calcular a variação do período orbital e o ciclo de atividade magnética da estrela viva”, disse Almeida.

Por meio dos dados obtidos pelo satélite Kepler foi possível estimar o ciclo magnético da estrela viva – a anã vermelha – pela frequência e energia das explosões nos campos magnéticos e pelas manchas na superfície da estrela associadas a essas ejeções de energia.

As análises dos dados indicaram que o ciclo de atividade magnética da anã vermelha é de 600 dias – o que está de acordo com os ciclos magnéticos medidos para estrelas isoladas de massa baixa. Já a variação do período orbital do sistema binário KIC10544976 foi de 17 anos.

“Isso afasta totalmente a hipótese de que a atividade magnética gere essa variação do período orbital. A explicação mais plausível é a presença de um planeta gigante em redor desse sistema binário, com massa próxima a 13 vezes à de Júpiter”, disse Almeida.

Hipóteses de formação

Ainda não se sabe como o planeta em torno do sistema binário teria sido formado. Uma das hipóteses é a de que o objeto se desenvolveu ao mesmo tempo que as duas estrelas, há milhares de milhões de anos. Nesse caso, seria um planeta de primeira geração. Outra hipótese é a de que foi gerado a partir do gás ejetado durante a morte da anã branca – sendo, portanto, um planeta de segunda geração.

A confirmação de que se trata de um planeta de primeira ou segunda geração e a sua deteção direta em torno desse sistema poderão ocorrer quando entrar em operação a nova geração de telescópios gigantes com espelhos primários maiores do que 20 metros. Entre eles, o Telescópio Gigante Magalhães (GMT, em inglês), no deserto do Atacama, no Chile, previsto para recolher a sua primeira luz em 2024.

A FAPESP vai investir 40 milhões de dólares no GMT, o que equivale a cerca de 4% do custo total estimado. O investimento garantirá 4% do tempo de operação do telescópio para estudos realizados por pesquisadores de São Paulo.

“Estamos a sondar 20 sistemas com possibilidade de gravitar corpos externos, como KIC10544976, e a maioria só é observável a partir do Hemisfério Sul. O GMT permitirá fazer a deteção direta desses objetos e obter respostas importantes sobre a formação, a evolução e a possibilidade de vida nesses ambientes exóticos”, disse Almeida.

// CCVAlg

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