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23 de fevereiro de 2024

Primeira Imagem Direta de um Planeta ao redor de Outra Estrela

Um planeta que possui somente oito vezes a massa do planeta Júpiter foi confirmado e está orbitando uma estrela como o Sol a uma distância aproximadamente 300 vezes maior que aquela que a Terra orbita o próprio Sol. O planeta confirmado recentemente é o mais leve planeta conhecido a ter sua órbita distante da estrela hospedeira. A descoberta utilizou a tecnologia óptica adaptativa de alta resolução do observatório Gemini que fez imagens diretas do espectro do planeta.

Relatado primeiramente em Setembro de 2008 pela equipe liderada por David Lafrenière (então na Universidade de Toronto hoje na Universidade de Montreal e no Centro de Pesquisas Astrofísicas de Quebec), o sistema planetário suspeito necessitou de mais observações com o tempo para confirmar que o planeta e a estrela estavam realmente se movendo pelo espaço juntos. “De volta a 2008 o que nós sabíamos com certeza era que existia esse objeto jovem com massa planetária localizado próximo de uma estrela do mesmo tipo que o nosso Sol”, disse Lafrenière. A proximidade dos dois objetos, a principio detectada sugeria fortemente que eles estavam associados um com o outro, mas ainda era possível, porém pouco provável que eles não tivessem correlação e somente estivessem alinhados no céu por uma coincidência. De acordo com Lafrenière, “Nossas novas observações acabam com a possibilidade de um possível alinhamento, e então confirma que o planeta e a estrela estão relacionados entre si”.

Com essa feita por Lafrenière e sua equipe, o sistema conhecido como 1RXS J160929.1-210524 (ou “simplesmente” 1RXS 1609, para “simplificar”), presenteou os cientistas com uma única espécie que desafia as teorias de formação planetárias, devido a extrema separação entre o planeta e a estrela que foi comprovada posteriormente. “O improvável local onde esse planeta está localizado poderia nos dizer que na natureza existem outros meios de se formar planetas”, disse o co-autor do trabalho Ray Jayawardhana da Universidade de Toronto. “Ou, ele poderia ter tido uma juventude violenta quando contatos entre planetas recém criados expulsam alguns corpos semelhantes da vizinhança”, adiciona ele.

Com essa detecção inicial feita pela equipe, usando o Observatório Gemini em Abril de 2008, esse objeto tornou-se o primeiro provável planeta conhecido a orbitar uma estrela do mesmo tipo que o Sol e que foi imageado diretamente. Na época da descoberta, a equipe também obteve um espectro do planeta e foi então capaz de definir muitas outras características, que agora foram confirmadas com esse novo trabalho. “Se pensarmos bem, isso faz com que os nossos dados iniciais sejam considerados como o primeiro espectro de um exoplaneta confirmado!”, diz Lafrenière. O espectro mostra feições de absorção devido a presença de vapor d’água, monóxido de carbono e hidrogênio molecular, presente na atmosfera do planeta.

Desde que as observações iniciais foram feitas em 2008, muitos outros mundos têm sido descobertos usando a técnica de imageamento direto, incluindo um sistema de   três planetas ao redor da estrela HR 8799, também descoberto pelo Observatório Gemini. Contudo os planetas ao redor da HR 8799 estão muito mais próximos da estrela hospedeira.

O recente trabalho da equipe no 1RXS 1609, verificou também que nenhum outro planeta grande (com massa entre 1 e 8 vezes a massa do planeta Júpiter) está presente no sistema mais próximo da estrela. Futuras observações podem trazer uma luz para a origem deste misterioso planeta distante. Em particular, em alguns anos, deve ser possível detectar pequenas mudanças no movimento entre o planeta e a sua estrela devido a sua órbita mútua. Outro co-autor do trabalho Marten van Kerkwijk da Universidade de Toronto notou que a diferença será muito pequena, pelo fato do período orbital mais rápido possível durar mais de mil anos. Mas ele adiciona que usando o Gemini deverá ser possível medir com maior precisão a velocidade com a qual o planeta orbita a sua estrela. Isso irá mostrar se o planeta possui realmente uma órbita circular, que seria esperado se ele fosse mesmo formado longe da sua estrela, ou se ela é não circular como seria imaginado caso ele fosse formado mais perto da estrela e foi então expulso devido a colisões com outros planetas.

A estrela hospedeira está localizada a aproximadamente 500 anos-luz de distância em um grupo de estrelas jovens chamado de Escorpião Superior e que foi formado a aproximadamente cinco milhões de anos atrás. A pesquisa original estudou mais de 85 estrelas  nesta associação. O planeta tem uma temperatura estimada de aproximadamente 1800 Kelvin e é muito mais quente que Júpiter, que tem uma temperatura atmosférica de aproximadamente 160 Kelvin. A estrela hospedeira tem uma massa de 85% a massa do Sol. A pouca idade do sistema explica as altas temperaturas do planeta. A contração do planeta devido a sua própria gravidade durante a sua formação aumentou rapidamente a sua temperatura para milhares de graus. A partir do momento que essa contração acabe, o planeta irá resfria vagarosamente irradiando energia no infravermelho. Em bilhões de anos, o planeta irá alcançar a temperatura do planeta Júpiter.

Para se fazer as observações usaram os instrumentos Near-Infrared Imager (NIRI) e o Altair Adaptative Optics System instalados no Telescópio Gemini Norte. A óptica adaptativa permite que os cientistas removam grande parte da distorção causada pela nossa atmosfera deixando a imagem muito mais clara. “Sem a óptica adaptativa, nós simplesmente não teríamos a oportunidade de ver o planeta”, disse Lafrenière. “A atmosfera borra tanto a imagem de uma estrela que esse borrão se torna muito mais brilhante que o apagado planeta ao seu redor, tornando impossível a detecção do planeta. A óptica adaptativa remove esse borrão e fornece uma melhor visão de objetos apagados que se localizam próximo de estrelas”.

Fonte:

http://www.gemini.edu/node/11486

http://arxiv.org/abs/1006.3070

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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