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‘Planeta infernal’ insanamente quente foi condenado à morte por uma atração fatal

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Um exoplaneta tão próximo de sua estrela hospedeira que sua superfície é provavelmente um oceano de magma acaba de se tornar o estudo de caso que pode revelar como esses mundos extremos surgem.

O “planeta infernal” em questão é chamado de 55 Cancri E (também conhecido como Janssen) e uma nova análise de sua órbita e das órbitas dos outros exoplanetas que circundam a estrela revela que Janssen provavelmente se formou muito mais longe da estrela, movendo-se lentamente em sua direção ao longo do tempo e derretendo no processo.

“Aprendemos como este sistema multiplanetário – um dos sistemas com mais planetas que encontramos – chegou ao seu estado atual”, disse a astrofísica Lily Zhao, do Insituto Flatiron, em Nova York, EUA.

Todos os sistemas planetários têm suas peculiaridades, mas o sistema de Copérnico, localizado a cerca de 41 anos-luz de distância (praticamente nosso vizinho), tem algumas peculiaridades próprias. Além de Janssen, cinco exoplanetas orbitam a estrela: Galileu, Brahe, Harriot e Lipperhey, e todos estão mais distantes de Copérnico do que seu irmão esquisito.

Com a órbita mais próxima, Janssen gira em torno de sua estrela, chamada Copérnico (uma anã laranja um pouco menor que o Sol), cerca de uma vez a cada 18 horas. É 1,85 vezes o raio da Terra e cerca de 8 vezes a sua massa. Isso significa que é um pouco mais denso que a Terra e poderia ter sido uma super-Terra rochosa bastante normal a uma distância maior de sua estrela.

Mas ela não é. Definitivamente não é.

As temperaturas no lado voltado para a estrela são em média de 2.573 Kelvin (2.300 graus Celsius), com o lado noturno voltado para fora sendo 950 Kelvin mais frio. Isso é insanamente quente e absolutamente superior ao magma derretido.

Ninguém sabe como Janssen é por dentro, mas pesquisas sugerem que sua estrutura interna é muito diferente dos mundos rochosos do nosso Sistema Solar.

Estamos muito limitados em relação às informações que podemos coletar sobre exoplanetas, mesmo aqueles tão próximos quanto o sistema de Copérnico, então, para descobrir como Janssen chegou a esse ponto, Zhao e sua equipe começaram a fazer medições nas órbitas dos cinco exoplanetas ao redor da estrela.

Já sabíamos que a órbita de Janssen era diferente das outras quatro. Isso ocorre porque existem duas maneiras principais de detectar exoplanetas com base em seu efeito em sua estrela hospedeira.

A primeira é o trânsito astronômico, quando o exoplaneta passa entre nós e a estrela, diminuindo levemente sua luz. Uma diminuição regular na luz das estrelas provavelmente significa um exoplaneta em órbita.

A segunda é a velocidade radial. Essa tem a ver com a gravidade. Cada planeta que orbita uma estrela exerce uma atração gravitacional. A gravidade não é tão forte quanto a da estrela, é claro, mas faz com que a estrela “oscile” levemente no local.

Isso é visto nas mudanças no comprimento de onda da luz da estrela: alongando-se um pouco quando a estrela se afasta de nós (desvio para o vermelho) e comprimindo quando a estrela se aproxima de nós (desvio para o azul).

Clique aqui para ver uma animação mostrando a órbita de Janssen em torno de Copérnico. (Créditos: Lucy Reading-Ikkanda/Fundação Simons)

Todos os cinco exoplanetas de Copérnico foram detectados por velocidade radial, mas observações de acompanhamento confirmaram que Janssen e Galileu são os únicos vistos em trânsito.

Isso significa que é possível que esses dois não estejam no mesmo plano orbital de Brahe, Harriot e Lipperhey, e o trânsito de Galileu é tão tangencial que os astrônomos não conseguiram medir seu raio e temperatura, então ele não compartilha o plano orbital de Janssen também.

Os pesquisadores extraíram mais informações sobre a órbita de Janssen. À medida que uma estrela gira, a luz do lado que está girando em nossa direção é ligeiramente comprimida e a luz do lado que está girando para longe é ligeiramente esticada. Usando um novo e poderoso instrumento, o EXtreme PREcision Spectrometer (EXPRES) no Observatório Lowell no Arizona, EUA, a equipe pôde ver o movimento de Janssen através da estrela, do lado azul ao vermelho, rastreando seu caminho com alta precisão.

Isso revelou que o exoplaneta traça um caminho ao redor do equador da estrela. Pesquisas anteriores descobriram que a companheira binária de Copérnico, uma pequena anã vermelha, provavelmente perturbou o sistema, puxando os exoplanetas para um plano orbital altamente inclinado em relação ao eixo de rotação da estrela.

Zhao e seus colegas acreditam que uma interação entre os exoplanetas pode ter empurrado Janssen para uma órbita decadente ao redor da estrela, indo cada vez mais perto dela em direção à morte. Como Copérnico está girando, ele achata ligeiramente, criando uma ligeira protuberância ao redor do equador, onde o campo gravitacional é mais forte. O exoplaneta, naturalmente, foi atraído para esta região.

É possível que o Galileu esteja fazendo a mesma coisa em uma curta órbita de 14,7 dias, embora seja necessária uma análise mais aprofundada para descobrir isso (Brahe tem uma órbita de 44,4 dias, Harriot 260 dias e Lipperhey 5.574 dias).

O trabalho demonstra uma forma de estudar as histórias de exoplanetas em órbitas muito próximas de suas estrelas.

De particular interesse são os exoplanetas chamados Júpiteres quentes: gigantes gasosos com órbitas de menos de um dia. Esses mundos apresentam um enigma interessante, pois estão muito próximos de suas estrelas para permitir a formação de uma atmosfera espessa. A migração interna é uma maneira pela qual esses exoplanetas escaldantes poderiam se aproximar de uma estrela.

Este trabalho sugere que esse modelo pode estar certo.

“O alinhamento rotacional da órbita [de Janssen] favorece as teorias de migração dinamicamente suave para planetas de período ultracurto” , escrevem os pesquisadores, “ou seja, a dissipação das marés por meio de interações planeta-planeta de baixa excentricidade e/ou marés de obliquidade planetária”.

A pesquisa foi publicada na Nature Astronomy.

Julio Batista

Julio Batista

Sou Julio Batista, de Praia Grande, São Paulo, nascido em Santos. Professor de História no Ensino Fundamental II. Auxiliar na tradução de artigos científicos para o português brasileiro e colaboro com a divulgação do site e da página no Facebook. Sou formado em História pela Universidade Católica de Santos e em roteiro especializado em Cinema, TV e WebTV e videoclipes pela TecnoPonta. Autodidata e livre pensador, amante das ciências, da filosofia e das artes.