Astrônomos confirmam exoplaneta com uma órbita incomum

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Impressão artística do sistema HD 106906. (Créditos: ESA/Hubble, M. Kornmesser)

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

A maior parte dos mais de 4.300 exoplanetas descobertos até agora compartilham algo em comum – uma órbita relativamente próxima de sua estrela hospedeira.

Agora, os astrônomos descobriram algo extraordinário – um exoplaneta gigante em uma órbita de 15.000 anos ao redor de uma estrela binária. É a primeira vez que os cientistas conseguem caracterizar uma órbita tão grande.

O exoplaneta é chamado HD 106906 b, tendo mais ou menos 11 vezes a massa de Júpiter. Ele orbita um par de estrelas brancas e amarelas quentes da sequência principal, chamadas HD 106906; essas estrelas têm apenas 15 milhões de anos e orbitam uma a outra em apenas 100 dias. Todo o sistema está a 336 anos-luz de distância.

Embora o lugar seja muito diferente de nosso próprio Sistema Solar, a enorme órbita de HD 106906 b é uma reminiscência de um objeto elusivo que os astrônomos esperam encontrar mais perto de casa – o hipotético Planeta Nove que estaria em uma órbita extremamente ampla.

“Este sistema faz uma comparação potencialmente única com o nosso Sistema Solar”, disse o astrônomo Meiji Nguyen, da Universidade da Califórnia, Berkeley (EUA).

“Está amplamente separada de suas estrelas hospedeiras em uma órbita excêntrica e altamente desalinhada, assim como a previsão para o Planeta Nove. Isso levanta a questão de como esses planetas se formaram e evoluíram para terminar em sua disposição atual.”

A razão pela qual a maioria dos exoplanetas que encontramos estão relativamente próximos de suas estrelas é bastante simples, e tem a ver com a maneira como geralmente encontramos e confirmamos exoplanetas.

Dois métodos são os mais comumente usados ​​- o método de trânsito, em que os telescópios procuram por pequenas quedas na luz de uma estrela quando um exoplaneta em órbita passa em frente a ela, conhecido como trânsito; e o método de oscilação, mudanças muito pequenas nos comprimentos de onda da luz de uma estrela conforme ela é puxada pela gravidade do exoplaneta.

Para ambos os métodos, uma única queda na luz das estrelas ou uma única oscilação pode significar qualquer coisa; geralmente os astrônomos observam algumas quedas ou oscilações, em intervalos regulares, para confirmar um exoplaneta.

Assim, você pode ver o porquê algo em uma órbita maior seria mais difícil de confirmar; Júpiter, por exemplo, está em uma órbita de 12 anos. Então você teria que ficar olhando para o céu por um tempo.

Tradução da imagem: as estrelas HD 106906 registradas pelo Telescópio Espacial Hubble (Hubble Space Telescope), com o exoplaneta (exoplanet) HD 106906 b, o disco circunstelar (circumstellar disk) e a máscara (mask) do telescópio; a efeito de comparação, a linha na esquerda-inferior representa 500 UA (unidades astronômicas) e o círculo representa o tamanho da órbita de Netuno (size of Neptune’s orbit). (Créditos: NASA, ESA, M. Nguyen/UC Berkeley, R. De Rosa/ESO e P. Kalas /UC Berkeley/Instituto SETI)

Mas HD 106906 b, descoberto pela primeira vez em 2013, é um monstro raro: um exoplaneta que foi fotografado diretamente. Na maioria das vezes, os exoplanetas são muito opacos e muito próximos de sua estrela hospedeira para isso, mas a distância de HD 106906 b significa que ele não desaparece no brilho brilhante de suas estrelas binárias.

Ainda assim, descobrir a órbita do exoplaneta não foi fácil. Para isso, uma equipe de pesquisadores precisava de dados do Telescópio Espacial Hubble. Analisando 14 anos de arquivos, eles conseguiram obter mais dados sobre a posição lentamente alterada do HD 106906 b a uma distância de 737 unidades astronômicas de suas estrelas.

Como você pode imaginar, um exoplaneta em uma órbita de 15.000 anos não parecerá que se moveu muito em 14 anos, mas foi o suficiente para que os astrônomos pudessem juntar as peças da órbita.

O período orbital de 15.000 anos é apenas uma parte do que aprenderam. A outra parte, mais desconcertante, é que o exoplaneta está em uma alta inclinação orbital – em um ângulo em relação ao disco de detritos de material que circunda as duas estrelas.

“Para destacar porque isso é estranho, podemos apenas olhar para nosso próprio Sistema Solar e ver que todos os planetas estão aproximadamente no mesmo plano”, disse Nguyen.

“Seria bizarro se, digamos, Júpiter tivesse apenas 30 graus de inclinação em relação ao plano em que todos os outros planetas orbitam. Isso levanta todos os tipos de questões sobre como HD 106906 b acabou tão longe em uma órbita tão inclinada.”

Uma possibilidade é que o HD 106906 b não tenha nascido orbitando as estrelas binárias. Nesse cenário, o exoplaneta seria um errante pelo espaço, vagando sem amarras até passar perto o suficiente de uma estrela (ou binárias) para ser capturado em órbita.

Outro cenário – e para o qual a equipe está inclinada – é que HD 106906 b se formou no disco de detritos do sistema binário. Inicialmente, o arrasto no disco teria feito com que a órbita do exoplaneta decaísse em direção à estrela. Lá, em uma órbita mais próxima, as interações gravitacionais entre as duas estrelas poderiam ter chutado o exoplaneta para uma órbita muito mais distante e altamente inclinada que se estabilizou por uma estrela que passava.

Ambos os cenários podem levar à órbita excêntrica ímpar que produz a irregularidade observada no disco de detritos orbitando o sistema binário.

 

“É como chegar ao local de um acidente de carro e tentar reconstruir o que aconteceu”, disse o astrônomo Paul Kalas, da UC Berkeley.

“São as estrelas passageiras que perturbaram o planeta, então o planeta perturbou o disco? É sistema binário no meio que primeiro perturbou o planeta e depois perturbou o disco? Ou as estrelas que passaram perturbaram o planeta e o disco ao mesmo tempo tempo? Este é um trabalho de detetive de astronomia, reunindo as evidências de que precisamos para chegar a algumas histórias plausíveis sobre o que aconteceu aqui. “

E ambos os cenários foram propostos para o Planeta Nove (embora no caso do Planeta Nove, Júpiter deu o pontapé), um planeta hipotético do Sistema Solar previsto para ter cerca de 5 a 10 vezes a massa da Terra, em uma órbita de cerca de 300 a 700 unidades astronômicas de o sol.

Há uma dúvida significativa de que o Planeta Nove existe, mas o HD 106906 b mostra não apenas que essa órbita estranha é possível, mas que pode acontecer relativamente cedo na vida de um sistema planetário.

Mas há mais trabalho a ser feito no HD 106906 b.

“Ainda há muitas questões em aberto sobre esse sistema”, disse o astrônomo Robert De Rosa, do Observatório Europeu do Sul, no Chile.

“É provável que tanto observadores quanto teóricos estudem HD 106906 nos próximos anos, desvendando os muitos mistérios deste notável sistema planetário.”

A pesquisa foi publicada no The Astronomical Journal.