Astrônomos revelam primeiro modelo 3D de um planeta orbitando um sistema binário

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De cima de um planeta com cerca de duas vezes o tamanho de Júpiter, a concepção deste artista mostra a estrela que o planeta está orbitando e a companheira binária dessa estrela à distância. (Créditos: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF)

Traduzido por Julio Batista
Original de NRAO para o SciTechDaily

Astrônomos descobriram um planeta semelhante a Júpiter orbitando uma estrela próxima, que faz parte de um par binário, traçando com precisão uma pequena e quase imperceptível oscilação no movimento dessa estrela pelo espaço. Seu trabalho produziu a primeira determinação da estrutura tridimensional completa das órbitas de um par binário de estrelas e um planeta orbitando uma delas. Essa conquista pode fornecer novas perspectivas valiosas sobre o processo de formação planetária, disseram os astrônomos. Esse avanço foi feito usando o Very Long Baseline Array (VLBA) da Fundação Nacional da Ciência (NSF) dos EUA.

Embora mais de 5.000 planetas extra-solares tenham sido descobertos até agora, apenas três foram descobertos usando uma técnica chamada astrometria, que foi usada para produzir essa descoberta. No entanto, a façanha de determinar a arquitetura 3D de um sistema estelar binário que inclui um planeta “não pode ser alcançada com outros métodos de descoberta de exoplanetas”, disse Salvador Curiel, da Universidade Nacional Autônoma do México (UNAM).

“Como a maioria das estrelas está em sistemas binários ou múltiplos, ser capaz de entender sistemas como este nos ajudará a entender a formação de planetas em geral”, disse Curiel.

Na concepção deste artista, uma pequena estrela (laranja) é orbitada por um planeta semelhante a Júpiter (azul) e por uma estrela companheira mais distante (vermelho). (Créditos: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF)

As duas estrelas, que juntas são chamadas de GJ 896AB, estão a cerca de 20 anos-luz da Terra. Isso as torna vizinhas próximas doe nós pelos padrões astronômicos. São estrelas anãs vermelhas, o tipo mais comum de estrela em nossa galáxia Via Láctea. A maior, em torno do qual o planeta orbita, tem cerca de 44% da massa do nosso Sol, enquanto a menor tem cerca de 17% da massa do Sol. Elas estão separadas por aproximadamente a distância de Netuno do Sol e orbitam uma a outra uma vez a cada 229 anos.

Para o estudo do GJ 896AB, os astrônomos combinaram dados de observações ópticas do sistema feitas entre 1941 e 2017 com dados de observações do VLBA entre 2006 e 2011. Eles também fizeram novas observações do VLBA em 2020. A resolução super nítida do VLBA em todo o continente, com sua fantástica capacidade de ver mínimos detalhes produziu medições extremamente precisas das posições das estrelas ao longo do tempo. Uma extensa análise dos dados realizados pelos astrônomos revelou os movimentos orbitais das estrelas, bem como seu movimento comum através do espaço.

A animação da artista ilustra os movimentos orbitais de um par de estrelas binárias e um planeta orbitando uma das estrelas. (Créditos: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF)

A existência do planeta foi revelada por um traçado detalhado do movimento da estrela maior que mostrou uma ligeira oscilação. O efeito gravitacional do planeta sobre a estrela causa a oscilação. A estrela e o planeta orbitam um local entre eles chamado baricentro, que representa seu centro de massa comum. Quando esse local está suficientemente longe da estrela, o movimento da estrela ao seu redor pode ser detectável.

Segundo cálculos dos astrônomos, o planeta tem cerca de duas vezes a massa de Júpiter e orbita a estrela a cada 284 dias. Sua distância da estrela é ligeiramente menor que a distância de Vênus ao Sol. A órbita do planeta está inclinada aproximadamente 148 graus em relação às órbitas das duas estrelas.

“Isso significa que o planeta se move em torno da estrela principal na direção oposta à da estrela secundária em torno da estrela principal”, disse Gisela Ortiz-León, da UNAM e do Instituto Max Planck de Radioastronomia. “Esta é a primeira vez que tal estrutura dinâmica foi observada em um planeta associado a um sistema binário compacto que presumivelmente foi formado no mesmo disco protoplanetário”, acrescentou.

“Estudos detalhados adicionais deste e de sistemas semelhantes podem nos ajudar a obter informações importantes sobre como os planetas são formados em sistemas binários. Existem teorias alternativas para o mecanismo de formação, e mais dados podem indicar qual é o mais provável”, disse Joel Sanchez-Bermudez, da UNAM. “Em particular, os modelos atuais indicam que um planeta tão grande é muito improvável como companheiro de uma estrela tão pequena, então talvez esses modelos precisem ser ajustados”, acrescentou.

A técnica astrométrica será uma ferramenta valiosa para caracterizar mais sistemas planetários, disseram os astrônomos. “Podemos fazer muito mais trabalho como este com o planejado VLA de próxima geração (ngVLA)”, disse Amy Mioduszewski, do Observatório Nacional de Radioastronomia. “Com ele, podemos encontrar planetas tão pequenos quanto a Terra.”

Os astrônomos relataram suas descobertas na edição de 1º de setembro do Astronomical Journal.