A busca por exoplanetas – planetas que orbitam estrelas localizadas além das fronteiras do nosso sistema solar – é um tema polêmico na astrofísica. Dos vários tipos de exoplanetas, um é quente no sentido literal: os Júpiteres quentes, uma classe de exoplanetas fisicamente semelhantes ao planeta gigante gasoso Júpiter de nossa vizinhança.
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Ao contrário do “nosso” Júpiter, os Júpiteres quentes orbitam muito perto de suas estrelas, completam uma órbita completa em apenas alguns dias ou até horas e – como o nome sugere – têm temperaturas de superfície extremamente altas. Eles exercem grande fascínio na comunidade astrofísica. No entanto, eles são difíceis de estudar porque o brilho da estrela próxima os torna difíceis de detectar.
Agora, em um estudo publicado hoje na Nature Astronomy, cientistas relatam a descoberta de um sistema formado por dois corpos celestes , localizados a cerca de 1.400 anos-luz de distância, que, juntos, oferecem uma excelente oportunidade para estudar as atmosferas quentes de Júpiter, bem como para avançar nossa compreensão da evolução planetária e estelar.
A descoberta desse sistema binário – o mais extremo de seu tipo conhecido até agora em termos de temperatura – foi feita por meio da análise de dados espectroscópicos coletados pelo Very Large Telescope do European Southern Observatory, no Chile.
“Identificamos um objeto quente semelhante a Júpiter em órbita estelar que é o mais quente já encontrado, cerca de 2.000 graus mais quente que a superfície do sol”, disse o principal autor do estudo, Dr. Na’ama Hallakoun, um pós-doutorado associado com a equipe do Dr. Sagi Ben-Ami no Departamento de Física de Partículas e Astrofísica do Weizmann Institute of Science.
Ela acrescenta que, ao contrário dos planetas quentes de Júpiter obscurecidos pelo brilho, é possível ver e estudar este objeto porque é muito grande em comparação com a estrela hospedeira que orbita, que é 10.000 vezes mais fraca do que uma estrela normal. “Isso o torna um laboratório perfeito para estudos futuros das condições extremas dos Júpiteres quentes”, diz ela.
Uma extensão da pesquisa que ela realizou em 2017 com o Prof. Dan Maoz, Ph.D. consultor da Universidade de Tel Aviv, a nova descoberta de Hallakoun pode possibilitar uma compreensão mais clara dos Júpiteres quentes, bem como da evolução das estrelas em sistemas binários.
Enorme anã marrom com uma orientação ‘semelhante à lua’
O sistema binário que Hallakoun e seus colegas descobriram envolve dois objetos celestes que são chamados de “anões”, mas de natureza muito diferente. Uma delas é uma “anã branca”, o remanescente de uma estrela parecida com o Sol depois de esgotar seu combustível nuclear. A outra parte do par, não um planeta ou uma estrela, é uma “anã marrom” – um membro de uma classe de objetos que tem uma massa entre a de um gigante gasoso como Júpiter e uma pequena estrela.
As anãs marrons às vezes são chamadas de estrelas fracassadas porque não são massivas o suficiente para alimentar reações de fusão de hidrogênio. No entanto, ao contrário dos planetas gigantes gasosos, as anãs marrons são massivas o suficiente para sobreviver à “atração” de seus parceiros estelares.
“A gravidade das estrelas pode fazer com que objetos que se aproximam demais se quebrem, mas esta anã marrom é densa, com 80 vezes a massa de Júpiter espremida no tamanho de Júpiter”, diz Hallakoun. “Isso permite que ele sobreviva intacto e forme um sistema binário estável.”
Quando um planeta orbita muito perto de sua estrela, as forças diferenciais de gravidade atuando no lado próximo e distante do planeta podem fazer com que os períodos orbital e rotacional do planeta fiquem sincronizados. Esse fenômeno, chamado de “bloqueio de maré”, bloqueia permanentemente um lado do planeta em uma posição voltada para a estrela, da mesma forma que a lua da Terra sempre enfrenta a Terra, enquanto seu chamado “lado escuro” permanece fora de vista. O travamento das marés leva a diferenças extremas de temperatura entre o hemisfério “diurno” bombardeado por radiação estelar direta e o outro hemisfério “noturno” voltado para fora, que recebe uma quantidade muito menor de radiação.
A intensa radiação de suas estrelas causa temperaturas de superfície extremamente altas em Júpiteres quentes, e os cálculos que Hallakoun e seus colegas fizeram sobre o sistema par de anãs brancas e anãs marrons mostram como as coisas podem ficar quentes. Analisando o brilho da luz emitida pelo sistema, eles foram capazes de determinar a temperatura da superfície da anã marrom em órbita em ambos os hemisférios.
O lado diurno, eles descobriram, tem uma temperatura entre 7.250 e 9.800 Kelvin (cerca de 7.000 e 9.500 Celsius), que é tão quente quanto uma estrela do tipo A – estrelas semelhantes ao Sol que podem ter o dobro da massa do Sol – e mais quente do que qualquer planeta gigante conhecido. A temperatura do lado noturno, por outro lado, está entre 1.300 e 3.000 Kelvin (cerca de 1.000 e 2.700 Celsius), resultando em uma diferença extrema de temperatura de cerca de 6.000 graus entre os dois hemisférios.
Um raro vislumbre de uma região inexplorada
Hallakoun diz que o sistema que ela e seus colegas descobriram oferece uma oportunidade para estudar o efeito da radiação ultravioleta extrema nas atmosferas planetárias. Essa radiação desempenha um papel importante em uma variedade de ambientes astrofísicos, desde regiões de formação de estrelas, passando por discos de gás primordial a partir dos quais os planetas são formados em torno de estrelas, até as atmosferas dos próprios planetas. Essa radiação intensa, que pode levar à evaporação do gás e à quebra de moléculas, pode ter um impacto significativo na evolução estelar e planetária. Mas isso não é tudo.
“Apenas um milhão de anos desde a formação da anã branca neste sistema – uma quantidade minúscula de tempo na escala astronômica – tivemos um raro vislumbre dos primeiros dias desse tipo de sistema binário compacto”, diz Hallakoun. Ela acrescenta que, embora a evolução de estrelas individuais seja bastante conhecida, a evolução de sistemas binários interativos ainda é pouco compreendida.
“Os Júpiteres quentes são a antítese dos planetas habitáveis – são lugares dramaticamente inóspitos para a vida”, diz Hallakoun. “Futuras observações espectroscópicas de alta resolução deste sistema semelhante a Júpiter quente – idealmente feitas com o novo Telescópio Espacial James Webb da NASA – podem revelar como condições quentes e altamente irradiadas impactam a estrutura atmosférica, algo que poderia nos ajudar a entender os exoplanetas em outras partes do universo”.
Traduzido por Mateus Lynniker de Phys.Org
