Descoberto primeiro planeta gigante em torno de anã branca

Observações do ESO indicam que o exoplaneta do tipo de Netuno está evaporando.

Essa ilustração mostra a anã branca WDJ0914+1914 e o seu exoplaneta do tipo de Netuno. Uma vez que o gigante gelado descreve uma órbita muito próxima da anã branca quente, a intensa radiação ultravioleta emitida pela estrela retira a atmosfera do planeta. Enquanto a maior parte do gás escapa, parte dele gira em um disco, acumulando-se na anã branca. Créditos: ESO / M. Kornmesser.

Publicado no European Southern Observatory

Com o auxílio do Very Large Telescope do ESO, os pesquisadores encontraram, pela primeira vez, evidências de um planeta gigante associado a uma estrela anã branca. O planeta orbita a anã branca quente, o remanescente de uma estrela parecida com o Sol, a curta distância, fazendo com que sua atmosfera seja removida e forme um disco de gás ao redor da estrela. Esse sistema único sugere como será o nosso próprio Sistema Solar em um futuro distante.

“Foi uma daquelas descobertas que se fazem por acaso”, comenta o pesquisador Boris Gänsicke, da Universidade de Warwick, no Reino Unido, que liderou o estudo publicado hoje na Nature. A equipe estudou cerca de 7000 anãs brancas observadas pelo Sloan Digital Sky Survey e descobriu uma muito diferente das restantes. Ao analisar as variações sutis da radiação emitida pela estrela, eles descobriram indícios de elementos químicos em quantidades que nunca tinham sido antes observadas numa anã branca. “Sabíamos que tinha de haver algo de excepcional acontecendo nesse sistema e especulamos que isso pode estar relacionado a algum tipo de remanescente planetário”.

Para ter uma ideia melhor das propriedades dessa estrela incomum, chamada WDJ0914+1914, a equipe observou-a com o instrumento X-shooter montado no Very Large Telescope do ESO, no deserto chileno do Atacama. Essas observações de acompanhamento confirmaram a presença de hidrogênio, oxigênio e enxofre associados à anã branca. Ao estudar os detalhes nos espectros obtidos pelo X-shooter, a equipe descobriu que esses elementos se encontravam em um disco de gás em torno da anã branca e não na estrela propriamente dita.

“Demorou algumas semanas para pensar que a única maneira de tal disco poder existir seria devido à evaporação de um planeta gigante”, explica Matthias Schreiber da Universidade de Valparaíso, no Chile, que calculou a evolução passada e futura do sistema.

As quantidades detectadas de hidrogênio, oxigênio e enxofre são semelhantes às encontradas nas profundas camadas atmosféricas de planetas gigantes e gelados, como Netuno e Urano. Se um tal planeta orbitasse perto da anã branca quente, a intensa radiação ultravioleta emitida pela estrela arrancaria as suas camadas mais exteriores e parte desse gás acabaria num disco girando em torno da anã branca. É esse fenômeno que os cientistas pensam estar vendo em torno da WDJ0914+1914: o primeiro planeta em evaporação orbitando uma anã branca.

Combinando dados observacionais com modelos teóricos, a equipe de astrônomos do Reino Unido, Chile e Alemanha conseguiu obter uma ideia mais clara desse sistema único. A anã branca é pequena e extremamente quente, apresentando uma temperatura de 28 000 graus Celsius (o que corresponde a cinco vezes a temperatura do Sol). O planeta, por sua vez, é gelado e grande – pelo menos duas vezes o tamanho da estrela. Uma vez que descreve uma órbita muito próxima da estrela, completando uma translação em apenas 10 dias, os fótons de alta energia emitidos pela estrela estão gradualmente soprando a atmosfera do planeta. A maior parte do gás escapa, mas parte é puxado para um disco que gira em torno da estrela, a uma taxa de 3000 toneladas por segundo. É esse disco que faz com que o planeta do tipo de Netuno seja visível, o que não aconteceria de outro modo.

“Essa é a primeira vez que conseguimos medir a quantidade de gases como oxigênio e enxofre no disco, o que nos fornece informação sobre a composição de atmosferas de exoplanetas”, diz Odette Toloza da Universidade de Warwick, que desenvolveu um modelo para o disco de gás que circunda a anã branca.

“Essa descoberta também abre uma nova janela para o destino final de sistemas planetários”, acrescenta Gänsicke.

As estrelas como o nosso Sol queimam hidrogênio nos seus núcleos durante a maior parte das suas vidas. Quando gastam esse combustível, crescem transformando-se em gigantes vermelhas, tornando-se centenas de vezes maiores e engolindo os planetas mais próximos. No caso do Sistema Solar, isso incluirá Mercúrio, Vênus e até a Terra, que serão consumidos pelo Sol em sua fase de gigante vermelha dentro de cerca de 5 bilhões de anos. Eventualmente, o Sol perderá as suas camadas mais exteriores, sobrando apenas um núcleo gasto e consumido, uma anã branca. Esses restos estelares podem ainda hospedar planetas e estima-se que existam muitos desses sistemas estelares na nossa Galáxia. No entanto, até agora os cientistas nunca tinham descoberto evidências de um planeta gigante sobrevivente em torno de uma anã branca. A detecção de um exoplaneta em órbita da WDJ0914+1914, situada a cerca de 1500 anos-luz de distância da Terra na constelação de Câncer, pode ser a primeira de muitas detecções desse tipo de sistemas.

De acordo com os pesquisadores, o exoplaneta, agora descoberto graças ao X-shooter do ESO, orbita a anã branca a uma distância de apenas 10 milhões de km, ou 15 vezes o raio do Sol, o que teria correspondido ainda ao interior da gigante vermelha. A localização incomum do planeta sugere que em algum momento após a estrela se tornar uma anã branca, o planeta se deslocou para mais perto desta. Os astrônomos acreditam que essa nova órbita pode ter sido o resultado de interações gravitacionais com outros planetas no sistema, o que significaria que mais do que um planeta pode ter sobrevivido à violenta transição da sua estrela hospedeira.

“Até recentemente, pouquíssimos astrônomos paravam para refletir sobre o destino dos planetas em órbita de estrelas moribundas. A descoberta de um planeta em órbita muito próxima de um núcleo estelar consumido demonstra que o Universo desafia constantemente as nossas mentes a ir além de nossas ideias estabelecidas”, conclui Gänsicke.