quinta-feira, 6 de abril de 2017

Como os exoplanetas podem morrer violentamente

Um planeta pode sofrer um declínio lento, devido ao envelhecimento, espiralando gradualmente em direção a sua estrela, ou sua morte pode ser rápida, por causa de mudança abrupta de seu sol.

ilustração de um exoplaneta sendo englobado por sua estrela

© NASA (ilustração de um exoplaneta sendo englobado por sua estrela)

Estrelas gigantes vermelhas podem se expandir o suficiente para engolir seus planetas; A impressão desse artista mostra um mundo condenado como Júpiter à medida que sua crescente estrela se aproxima rapidamente.

Entender estas mortes pode ajudar os cientistas a melhor vislumbrar a vida e a evolução dos planetas individuais, bem como a forma como outros sistemas duradouros podem existir.

A mais recente adição ao clube de planetas moribundos é KELT-16b, um mundo quase três vezes maior do que Júpiter orbitando sua estrela em menos de um dia terrestre. O planeta é um de somente seis mundos com as órbitas extremamente próximas que possui menos de um dia, que possa ser observado movendo-se entre a Terra e suas estrelas brilhantes, tornando-os vulneráveis ​​às fortes forças de maré.

"O que torna KELT-16 incomum é que temos uma medida muito precisa da idade do sistema e o estado da evolução, e assim podemos identificar quando isso é provável que ocorra," diz Keivan Stassun da Universidade Vanderbilt. Stassun e seus colegas identificaram o vulnerável exoplaneta, que provavelmente será destruído no próximo meio milhão de anos.

Enquanto milhares de exoplanetas foram vistos em torno de outras estrelas na última década, apenas um punhado foram vislumbrados no final de sua vida. A maioria deles são observados no final da vida de uma estrela, seu material espalhado através da superfície estelar. Outros foram encontrados no meio de seus desenvolvimentos, durante a maior parte da vida de suas estrelas, permanecendo estáveis durante longas escalas de tempo.

"O que estamos perdendo é o começo da história: planetas como KELT-16b quando os sistemas são muito jovens e a estrela progenitora ainda é extremamente quente," diz Stassun. Enquanto tais observações incluem mundos que eventualmente se tornarão estáveis, eles também incluirão aqueles que não o fizeram e acabam rapidamente vaporizados pela estrela.

Com um instrumento no Arizona e outro na Sutherland Astronomical Observation Station  na África, o projeto KELT (Kilodegree Extremely Little Telescope) é dedicado à caça de exoplanetas em torno de estrelas brilhantes.

Orbitando perto de suas estrelas, Júpiteres quentes são os primeiros na fila a serem destruídos. Se o planeta é menos denso do que sua estrela, seu material pode se mover para sua estrela ao longo de sua vida. Se o mundo é mais de cinco vezes mais denso do que a estrela, no entanto, ele pode acabar engolido inteiro.

Entender os planetas cujas órbitas são deslocadas pode ajudar os astrônomos a entender melhor a própria estrela, bem como quantos Júpiteres quentes podem formar no início da vida de um sistema planetário.

Nem todos os planetas moribundos são mortos por órbitas próximas. Alguns sofrem com o processo de envelhecimento de sua estrela. Perto do fim de sua vida, as estrelas como o Sol incham em gigantes vermelhas massivas que consomem os planetas mais próximos e deslocam as órbitas daqueles mais distantes.Quando o Sol passar pelo processo daqui 5 ou 6 bilhões de anos, ele rapidamente devorará Mercúrio e Vênus. Se a Terra será imediatamente consumida permanece sob debate, mas se sobreviver, sua existância ao longo da borda do Sol tornará inabitável.

Os planetas destruídos "devem ser bastante comuns", diz Eva Villaver, da Universidade Autônoma de Madri, por e-mail. "Isso acontecerá especialmente para os planetas em órbitas próximas."

Em 2012, Eva Villaver, da Universidade Autônoma de Madri, e seus colegas identificaram detritos na composição de uma estrela gigante vermelha que revelou que tinha consumido recentemente um de seus planetas. Eles também encontraram um planeta sobrevivente cuja órbita excêntrica sugeriu que uma vez teve um companheiro.

Eventualmente, estrelas gigantes vermelhas expulsam suas camadas exteriores e encolhem gerando anãs brancas, não mais passando por fusão, mas ainda quentes. Como as anãs brancas têm superfícies de hidrogênio e hélio, elementos mais pesados ​​afundam rapidamente. Quando são detectados outros elementos na superfície de uma anã branca, conclui-se que não pode ser da estrela moribunda. Em vez disso, permite vislumbrar o interior de planetas e detritos.

Mas em 2015, os astrônomos obtiveram seu primeiro vislumbre de um planeta em torno da anã branca WD 1145+017. Usando um processo conhecido como o método do trânsito, encontraram os restos que passam entre a Terra e a estrela morrendo enquanto orbitava. Material sobre a anã branca sugeriu que o objeto, menor que Ceres, estava sendo dilacerado e despejado sobre a estrela.

O pequeno mundo provavelmente começou longe da estrela progenitora. À medida que a estrela se transformou em uma gigante vermelha e novamente em uma anã branca, as mudanças teriam afetado as órbitas de qualquer planeta sobrevivente, que por sua vez lançou o planeta para dentro. Quando Andrew Vanderburg, estudante de pós-graduação no Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, avistou o mundo moribundo, estava em processo de ser vaporizado, parte de seu material já puxado para a anã branca.

"Sabemos há cerca de uma década que os planetas provavelmente são interrompidos por anãs brancas," diz Vanderburg. "Mas os objetos em trânsito em torno de WD 1145+017 foram a arma fumegante para esta teoria."

"O processo que ocorre em torno de WD 1145+017 é provavelmente muito comum," diz Vanderburg. "Vemos evidências deste processo acontecendo em 30 a 50% de todas as anãs brancas, o que significa que pequenos corpos rochosos estão sendo lançados para dentro de órbitas distantes em torno de estrelas mortas e sendo esmagados e vaporizados pelas anãs brancas. Este é o destino final de quase todos os sistemas planetários."

A pesquisa foi publicada no periódico Astronomical Journal.

Fonte: Astronomy

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