Cientistas da Universidade de Novo México (UNM) e do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) detectaram e validaram dois dos exoplanetas de período mais longo encontrados até o momento pelo Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito (TESS, na sigla em inglês). Esses exoplanetas de longo período orbitam uma estrela anã K e pertencem à classe de planetas conhecidos como Júpiteres quentes, que têm períodos orbitais de 10 a 200 dias e são pelo menos seis vezes maiores que a Terra. Essa descoberta recente oferece empolgantes oportunidades de pesquisa para o futuro, na busca por planetas de longo período que se assemelhem aos do nosso próprio sistema solar.
A pesquisa intitulada “TOI-4600 b e c: Dois gigantes planetas de longo período orbitando uma anã K precoce” será publicada em uma edição futura do The Astrophysical Journal Letters. Os exoplanetas, TOI-4600 b e c, foram detectados usando dados fotométricos do Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito (TESS) e foram seguidos por observações com telescópios em solo, uma vez que oferecem melhor resolução.
A estratégia de observação adotada pelo TESS da NASA, que divide cada hemisfério em 13 setores que são monitorados por cerca de 28 dias, está produzindo a pesquisa mais abrangente de todo o céu em busca de planetas em trânsito. Essa abordagem já demonstrou sua capacidade de detectar tanto planetas grandes quanto pequenos ao redor de diferentes tipos de estrelas. No caso do TOI-4600, a estrela é uma anã K, também conhecida como anã laranja, que são estrelas ligeiramente menores e mais frias que o Sol.
Exoplanetas devem transitar por suas estrelas hospedeiras pelo menos duas vezes dentro do período de observação do TESS para serem detectados com o período correto pelo Centro de Operações de Processamento Científico (SPOC, na sigla em inglês) e pelo Pipeline de Verificação Rápida (QLP, na sigla em inglês), que analisam os dados do TESS em cadências de 2 minutos e 30 minutos, respectivamente. Como 74% da cobertura total do céu pelo TESS é observada por apenas 28 dias, a maioria dos exoplanetas detectados pelo TESS tem períodos menores que 40 dias. Portanto, os períodos de 82,69 dias do TOI-4600 b, ou quase 3 meses, e de 482,82 dias do TOI-4600 c, ou 16 meses, tornam suas descobertas ainda mais valiosas.
Ismael Mireles, da Universidade de Novo México, autor principal do artigo, juntamente com colaboradores, incluindo Diana Dragomir, professora assistente no Departamento de Física e Astronomia da UNM, e colaboradores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts e da Universidade de Berna, analisaram os dados para medir os períodos e tamanhos desses planetas.
Após a detecção inicial dos trânsitos, Mireles e sua equipe tiveram que confirmar se esses eram realmente planetas e determinar de onde vinha o sinal da estrela. As ferramentas de diagnóstico do TESS indicaram que os sinais provenientes do local-alvo estavam realmente corretos.
Com a ajuda do Programa de Observação de Acompanhamento do TESS (TFOP) Subgrupo 1 (SG1), uma rede global de astrônomos profissionais e amadores com acesso a telescópios pequenos e grandes, eles observaram e acompanharam um trânsito, confirmando assim para os pesquisadores que esse planeta estava realmente no alvo. Outro fator que Mireles e sua equipe tiveram que considerar foram as massas e tamanhos dos planetas. Para isso, substituíram as medidas de velocidade para observar o quanto a estrela hospedeira oscilava, pois a estrela puxaria o planeta.
“Quando obtivemos as medidas, estávamos vendo muito pouco movimento na estrela-alvo. Então, quando começamos, poderíamos ser responsáveis pelo que estávamos vendo. Essas duas coisas juntas praticamente o excluíram. Nesse ponto, tínhamos certeza de que tínhamos dois planetas”, afirmou Mireles.
Os pesquisadores encontraram esses dois planetas, sendo que o planeta interno TOI-4600 b tem um período de 82,69 dias e um raio de quase sete vezes o da Terra. Ele está entre o tamanho de Netuno e Saturno. Este planeta, TOI-4600 b, tem uma temperatura estimada de cerca de 170 graus Fahrenheit, o que é quente, mas mais frio do que muitos dos planetas encontrados pelos astrônomos.
O segundo planeta encontrado, TOI-4600 c, tem cerca de nove vezes e meia o raio da Terra, o que o torna aproximadamente do tamanho de Saturno. Inicialmente, ele transitou apenas uma vez na primeira vez em que o TESS observou a estrela, antes de transitar novamente quase três anos depois.
“Quando você tem dois trânsitos, tem uma ideia de quais podem ser os períodos. Pode ser os 965 dias que os separam, metade disso, um terço, um quarto, etc. Os períodos mais curtos poderiam ser excluídos porque o TESS havia observado a estrela por muito tempo, então só restaram dois períodos: 965 dias ou metade disso”, explicou Mireles.
Os pesquisadores usaram um modelo desenvolvido pelo colaborador Hugh Osborn da Universidade de Berna para comparar os possíveis períodos orbitais e determinar qual era o mais provável, e descobriram que metade de 965, ou 482,82 dias para ser preciso, era mais provável. O período de 482,82 dias do TOI-4600 c o torna o planeta de período mais longo encontrado pelo TESS até o momento, e com uma temperatura de cerca de -110 graus Fahrenheit, é um dos planetas mais frios encontrados pelo TESS.
Katharine Hesse, Líder de Verificação do TOI no MIT, colaborou com Mireles e sua equipe na análise dos dados do TESS. Hesse ajudou a processar e analisar a grande quantidade de dados e colocou o sistema no contexto de outros sistemas com múltiplos planetas descobertos por missões, incluindo o TESS. A comparação do sistema TOI-4600 com outros sistemas de exoplanetas descobertos ajuda a explorar características como o tempo e os processos de formação, e ajudou os pesquisadores a começarem a situar esse sistema no contexto mais amplo dos sistemas de exoplanetas.
“O principal é tentar descobrir mais sobre a formação de planetas, porque com base no que sabemos sobre os exoplanetas que encontramos até agora, nada realmente se parece com o sistema solar. O interessante é que queremos aprender sobre essa formação de planetas. Agora temos mais de 5.000 exoplanetas, mas nenhum desses sistemas realmente se parece com o sistema solar. E, portanto, queremos descobrir como esses diferentes tipos de sistemas se formaram e migraram”, disse Mireles.
Mireles e os pesquisadores estão interessados nessas descobertas devido à detecção de dois gigantes planetas de longo período, uma configuração que os astrônomos não costumam ver com frequência, embora o sistema solar tenha quatro gigantes a longas distâncias ou longos períodos.
Isso leva a discussões e perguntas adicionais para pesquisas futuras, como aponta Mireles: “Queremos descobrir como esses planetas são formados? Existem outros planetas neste sistema? Isso nos diz algo sobre como esses gigantes planetas afetam planetas menores que podem estar lá ou que podem não estar lá, e por que eles não estão lá? Ainda há coisas que queremos descobrir e que nos dirão muito sobre a formação de planetas.”
Para concluir, Mireles faz um apelo à ação para cientistas cidadãos e entusiastas da astronomia participarem e se envolverem nesta descoberta de pesquisa. Em 16 de outubro, uma próxima oportunidade de trânsito estará disponível para aqueles interessados em observar e confirmar ainda mais que o período do planeta externo é de fato de 482 dias. Pessoas com telescópios ainda menores podem participar se tiverem as ferramentas certas.
“Há definitivamente pessoas que são cientistas cidadãos ou astrônomos amadores que têm seus próprios telescópios e nos ajudam com todas essas observações. Há um grupo de pessoas com acesso a telescópios que essencialmente confirmam que um evento de trânsito está ocorrendo na estrela de interesse”, disse Mireles.
“Pessoas que são aposentadas ou têm um emprego diurno diferente, mas também são astrônomos amadores, estão contribuindo com dados muito úteis para ajudar a verificar esses planetas. Os resultados que eles estão produzindo têm qualidade profissional. Os esforços desses dedicados cientistas cidadãos são fundamentais para o processo de confirmação desses planetas”, afirmou Diana Dragomir, professora assistente no Departamento de Física e Astronomia da UNM.
Fonte:
https://phys.org/news/2023-08-scientists-validate-longest-period-exoplanets-tess.html
