Planetas anormalmente gigantes detetados a orbitar uma estrela jovem

Amanda Smith, Instituto de Astronomia de Cambridge

Investigadores identificaram uma jovem estrela com quatro planetas do tamanho de Júpiter e de Saturno em órbita, a primeira vez que tantos enormes planetas foram detetados num sistema tão jovem.

O sistema também quebrou o recorde para o alcance mais extremo de órbitas já observado: o planeta mais exterior está mais de mil vezes mais distante da estrela do que o planeta mais interior, o que levanta questões sobre como tal sistema pode ter-se formado.

A estrela tem apenas dois milhões de anos – uma “criança” em termos astronómicos – e está rodeada por um enorme disco de poeira e gelo. Este disco, conhecido como disco protoplanetário, é o local onde se formam os planetas, luas, asteroides e outros objetos astronómicos.

O sistema já era famoso porque contém o primeiro Júpiter quente – um planeta massivo que orbita muito perto da sua estrela – a ser descoberto em torno de uma estrela tão jovem. Embora os Júpiteres quentes tenham sido o primeiro tipo de exoplaneta a ser descoberto, a sua existência há muito tempo que intriga os astrónomos porque muitas vezes se pensa estarem demasiado próximos das estrelas-mãe para se formarem “in situ” (isto é, no local onde se encontram).

Agora, uma equipa de investigadores liderada pela Universidade de Cambridge usou o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para procurar “irmãos” planetários deste jovem Júpiter quente.

As imagens revelaram três lacunas distintas no disco que, segundo os seus modelos teóricos, foram provavelmente provocadas por três gigantes gasosos adicionais também em órbita da estrela jovem. Os resultados foram publicados nesta semana na revista científica The Astrophysical Journal Letters.

A estrela, CI Tau, está localizada a cerca de 500 anos-luz de distância num “berçário” estelar altamente produtivo da Via Láctea. Os seus quatro planetas diferem muito no que respeita às suas órbitas: o mais próximo (o Júpiter quente) está no interior do equivalente à órbita de Mercúrio, enquanto o mais distante orbita a uma distância mais três vezes superior à de Neptuno.

Os dois planetas mais exteriores têm aproximadamente a massa de Saturno, enquanto os dois planetas mais interiores têm, respetivamente, mais ou menos uma e 10 vezes a massa de Júpiter. A descoberta levanta muitas questões para os astrónomos. Cerca de 1% das estrelas hospedam Júpiteres quentes, mas a maioria dos Júpiteres quentes são centenas de vezes mais velhos do que CI Tau.

“Atualmente, é impossível dizer se a arquitetura planetária extrema vista em CI Tau é comum em sistemas com Júpiteres quentes porque a maneira como estes irmãos planetários foram detetados – através do seu efeito no disco protoplanetário – não funcionaria em sistemas mais antigos que já não têm um disco protoplanetário”, comenta a professora Cathie Clarke do Instituto de Astronomia de Cambridge, a autora principal.

De acordo com os cientistas, também não está claro se os planetas irmãos desempenharam um papel na condução do planeta mais interior até à sua órbita ultra-próxima, e se este é um mecanismo que funciona na produção de Júpiteres quentes em geral. E um outro mistério é saber como os outros dois planetas exterior se formaram.

“Os modelos de formação planetária tendem a concentrar-se em ser capazes de reproduzir os tipos de planetas que já foram observados, de modo que as novas descobertas podem não encaixar necessariamente nos modelos,” comenta Clarke.

“Supõe-se que os planetas com a massa de Saturno formam-se primeiro, através da acumulação de um núcleo sólido e, em seguida, que puxam uma camada de gás no topo, mas esses processos devem ser muito lentos a grandes distâncias da estrela. A maioria dos modelos lutará para fabricar planetas desta massa a esta distância.”

A tarefa que os cientistas têm pela frente é o estudo deste sistema intrigante em múltiplos comprimentos de onda a fim de obter mais pistas sobre as propriedades do disco e dos seus planetas. Enquanto isso, o ALMA – o primeiro telescópio com a capacidade de fotografar planetas em formação – provavelmente descobrirá novas surpresas noutros sistemas, remodelando a nossa imagem de como os sistemas planetários se formam.

// CCVAlg

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