Mark Garlick / Universidade de Warwick
Impressão artística do exoplaneta TOI-6894 b, um gigante gasoso de baixa densidade em órbita da estrela TOI-6894, a estrela de menor massa a ter um planeta gigante em trânsito.
Astrónomos da Universidade de Warwick e da University College London descobriram a mais pequena estrela conhecida a albergar um planeta gigante em trânsito que, de acordo com as principais teorias de formação planetária, não deveria existir.
A estrela TOI-6894 é como muitas outras na nossa Galáxia, uma pequena anã vermelha com apenas aproximadamente 20% da massa do nosso Sol. Como muitas estrelas pequenas, não se espera que forneça condições adequadas para formar e hospedar um planeta grande.
No entanto, tal como publicado na revista Nature Astronomy, uma colaboração global de astrónomos, incluindo parceiros no Chile, EUA e Europa, encontrou a assinatura inconfundível de um planeta gigante, chamado TOI-6894 b, em órbita desta pequena estrela.
Este sistema foi descoberto como parte de uma investigação em grande escala de dados do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), que procurava planetas gigantes em torno de estrelas de baixa massa, liderada por Edward Bryant, que completou este trabalho na Universidade de Warwick e na UCL.
“Fiquei muito entusiasmado com esta descoberta. Inicialmente, procurei planetas gigantes nas observações TESS de mais de 91.000 estrelas anãs vermelhas de baixa massa”, explica Bryant, primeiro autor do artigo científico.
“Depois, utilizando observações efetuadas com um dos maiores telescópios do mundo, o VLT do ESO, descobri TOI-6894 b, um planeta gigante que transita a estrela de menor massa conhecida, até à data, a acolher um planeta deste tipo”, detalha o investigador.
“Não esperávamos que planetas como TOI-6894 b se pudessem formar em torno de estrelas de massa tão pequena. Esta descoberta será uma pedra angular para compreender os extremos da formação de planetas gigantes”, conclui Bryant.
O planeta TOI-6894 b é um gigante gasoso de baixa densidade com um raio um pouco maior que o de Saturno, mas com apenas mais ou menos 50% da sua massa. É, até à data, a estrela de menor massa a ter um planeta gigante em trânsito e tem apenas 60% do tamanho da seguinte estrela mais pequena a albergar um planeta deste tipo.
“A maioria das estrelas na nossa Galáxia são estrelas pequenas exatamente como esta, com massas baixas e que anteriormente se pensava não poderem albergar planetas gigantes gasosos”, diz Daniel Bayliss, professor associado da Universidade de Warwick.
“Assim, o facto de esta estrela hospedar um planeta gigante tem grandes implicações para o número total de planetas gigantes que estimamos existirem na nossa Galáxia”, acrescenta o investigador.
Um desafio à teoria dominante
Segundo Vincent Van Eylen, também investigador do MSSL da UCL, esta é uma descoberta intrigante. “Não sabemos como é que uma estrela com tão pouca massa pode formar um planeta tão grande!”.
“Este é um dos objetivos da procura por mais exoplanetas. Ao encontrar sistemas planetários diferentes do nosso Sistema Solar, podemos testar os nossos modelos e compreender melhor como o nosso próprio Sistema Solar se formou”, salienta o investigador.
A teoria mais aceite da formação de planetas é a Teoria da Acreção do Núcleo.
Um núcleo planetário forma-se primeiro por acreção (acumulação gradual de material) e, à medida que o núcleo se torna mais massivo, atrai gases que formam uma atmosfera. Depois, torna-se suficientemente massivo para entrar num processo descontrolado de acreção de gás e num gigante gasoso.
Nesta teoria, a formação de gigantes gasosos é mais difícil em torno de estrelas de baixa massa porque a quantidade de gás e poeira num disco protoplanetário em torno da estrela (a matéria-prima para a formação de planetas) é demasiado limitada para permitir a formação de um núcleo suficientemente massivo e da ocorrência do processo de acreção descontrolada.
No entanto, a existência de TOI-6894 b, um planeta gigante em órbita de uma estrela de massa extremamente baixa, sugere que este modelo pode não ser completamente exato e que são necessárias teorias alternativas.
“Dada a massa do planeta, TOI-6894 b pode ter sido formado através de um processo intermédio de acreção do núcleo, no qual um protoplaneta se forma e acreta gás de forma constante sem que o núcleo se torne suficientemente massivo para uma acreção descontrolada de gás”, diz Edward Bryant.
“Em alternativa, pode ter sido formado devido a um disco gravitacionalmente instável. Em alguns casos, o disco que rodeia a estrela torna-se instável devido à força gravitacional que exerce sobre si próprio. Estes discos podem então fragmentar-se, com o gás e a poeira a colapsarem para formar um planeta”, acrescenta.
Mas a equipa descobriu que nenhuma das teorias podia explicar completamente a formação de TOI-6894 b a partir dos dados disponíveis, o que deixa a origem deste planeta gigante, por agora, como uma questão em aberto.
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