Descoberto um exoplaneta em órbita de jovem estrela única

Há mais de uma década que os astrônomos procuram planetas em órbita de AU Microscopii, uma estrela próxima ainda rodeada por um disco de detritos deixado para trás durante a sua formação.

© NASA/Chris Smith (ilustração do planeta AU Mic b)

Agora, os cientistas usaram dados do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) e do aposentado telescópio espacial Spitzer para relatar a descoberta de um planeta tão grande quanto Netuno que completa uma órbita em torno da jovem estrela em pouco mais de uma semana.

O sistema, conhecido pela abreviação AU Mic, fornece um laboratório único para estudar como os planetas e as suas atmosferas se formam, evoluem e interagem com as suas estrelas.

AU Mic é uma estrela anã vermelha e fria, com uma idade estimada entre 20 a 30 milhões de anos, sendo pelo menos 150 vezes mais nova que o nosso Sol. A estrela é tão jovem que brilha principalmente do calor gerado quando a sua própria gravidade a puxou para dentro e comprimiu. Menos de 10% da energia da estrela vem da fusão do hidrogênio em hélio no seu núcleo, o processo que alimenta estrelas como o nosso Sol.

O sistema está localizado a 31,9 anos-luz de distância na direção da constelação do hemisfério sul de Microscópio. Faz parte de uma coleção próxima de estrelas chamada Grupo Móvel de Beta Pictoris, cujo nome refere-se a uma estrela maior e mais quente, do tipo-A, que abriga dois planetas e também é rodeada por um disco de detritos.

Embora os sistemas tenham a mesma idade, os seus planetas são marcadamente diferentes. O planeta AU Mic b quase que abraça a sua estrela, completando uma órbita a cada 8,5 dias. Tem menos de 58 vezes a massa da Terra, colocando-o na categoria de mundos semelhantes a Netuno. Beta Pictoris b e c, no entanto, são pelo menos 50 vezes mais massivos do que Au Mic b e levam 21 e 3,3 anos, respetivamente, orbitando a sua estrela.

Pensa-se que AU Mic b se formou longe da estrela e migrou para dentro até à sua órbita atual, algo que pode acontecer à medida que os planetas interagem gravitacionalmente com um disco de gás ou com outros planetas. Por outro lado, a órbita de Beta Pictoris b não parece ter migrado muito. As diferenças entre estes sistemas com idades semelhantes podem mostrar a formação e migração dos planetas.

A detecção de planetas em torno de estrelas como AU Mic representa um desafio particular. Estas estrelas tempestuosas possuem fortes campos magnéticos e podem estar cobertas por manchas estelares, ou seja, regiões mais frias, mais escuras e altamente magnetizadas parecidas com as manchas solares, que frequentemente desencadeiam fortes explosões estelares. Tanto as manchas como as suas proeminências contribuem para as mudanças de brilho da estrela.

Em julho e agosto de 2018, quando o TESS estava observando AU Mic, a estrela produziu várias erupções, algumas das quais eram mais poderosas do que as mais fortes já registadas no Sol. Os pesquisadores realizaram uma análise detalhada para remover estes efeitos dos dados do TESS.

Quando um planeta passa em frente da sua estrela, da perspetiva da Terra, um evento denominado trânsito, a sua passagem provoca uma distinta queda de brilho estelar. O TESS monitora grandes áreas do céu durante 27 dias de cada vez. Durante este longo olhar, as câmaras da missão captaram regularmente instantâneos que permitem com que os cientistas rastreiem alterações no brilho estelar.

Quedas regulares no brilho de uma estrela assinalam a possibilidade de um planeta em trânsito. Geralmente, são necessários pelo menos dois trânsitos observados para reconhecer a presença de um planeta.

Como a quantidade de luz bloqueada por um trânsito depende do tamanho do planeta e da sua distância orbital, os trânsitos observados pelo TESS e pelo Spitzer forneceram uma medição direta do tamanho de AU Mic b. A análise destas medições mostra que o planeta é aproximadamente 8% maior do que Netuno.

Observações com instrumentos acoplados a telescópios terrestres fornecem limites superiores para a massa do planeta. À medida que um planeta se desloca, a sua gravidade puxa a estrela hospedeira, que se move levemente em resposta. Os instrumentos sensíveis de telescópios grandes podem detectar a velocidade radial da estrela, o seu movimento para a frente e para trás ao longo da nossa linha de visão. Graças à combinação de observações com o Observatório W. M. Keck e com o IRTF (InfraRed Telescope Facility) da NASA no Havaí, juntamente com o ESO no Chile, a equipe concluiu que AU Mic b tem uma massa equivalente a pouco menos que 58 Terras.

Durante décadas, AU Mic intrigou os astrônomos como um possível lar para planetas, graças à sua proximidade, juventude e brilhante disco de detritos. Agora que o TESS e o Spitzer encontraram lá um planeta, a história completa-se. AU Mic é um sistema importante, um laboratório próximo para entender a formação e a evolução de estrelas e de planetas que continuará a ser estudado nas próximas décadas.

Esta descoberta foi relatada nas revistas Nature e Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Instituto de Astrofísica de Canarias