De acordo com uma nova pesquisa liderada por pesquisadores da Universidade do Estado da Pensilvânia, nos EUA, e da Universidade de Osaka, no Japão, um sistema planetário incomum, com três planetas conhecidos e de densidade ultrabaixa, tem pelo menos mais um outro planeta.
© STScI (ilustração dos exoplanetas que compõe o sistema Kepler-51)
A equipe propôs-se estudar Kepler-51 d, o terceiro planeta do sistema, com o telescópio espacial James Webb (JWST) da NASA, mas quase perdeu a oportunidade quando o planeta passou inesperadamente em frente da sua estrela duas horas mais cedo do que os modelos previam.
Depois de examinarem dados novos e de arquivo de uma variedade de telescópios espaciais e terrestres, os pesquisadores descobriram que a melhor explicação é a presença de um quarto planeta, cuja atração gravitacional tem impacto nas órbitas dos outros planetas do sistema.
Os três planetas anteriormente conhecidos que orbitam a estrela Kepler-51 têm aproximadamente o tamanho de Saturno, mas apenas algumas vezes a massa da Terra, resultando numa densidade semelhante à do algodão doce. Pensa-se que têm núcleos minúsculos e atmosferas enormes de hidrogênio e hélio, mas como estes estranhos planetas se formaram e como é que as suas atmosferas não foram destruídas pela intensa radiação da sua jovem estrela tem permanecido um mistério.
Quando um planeta passa em frente, ou transita, a sua estrela quando visto da Terra, bloqueia alguma da luz estelar, causando uma ligeira diminuição no brilho. A duração e a quantidade desta diminuição dão pistas sobre o tamanho do planeta e outras características. Os planetas transitam quando completam uma órbita em volta da sua estrela, mas por vezes transitam uns minutos mais cedo ou mais tarde porque a gravidade de outros planetas no sistema os puxa. Estas pequenas diferenças são conhecidas como variações de tempo de trânsito e são incorporadas nos modelos para permitir prever com precisão quando os planetas vão transitar.
Os pesquisadores afirmaram não ter razões para acreditar que o modelo de três planetas do sistema Kepler-51 fosse impreciso, e utilizaram com sucesso o modelo para prever o tempo de trânsito de Kepler-51 b em maio de 2023 e acompanharam-no com o telescópio do Observatório de Apache Point para o observar dentro do prazo.
Quando os pesquisadores analisaram os novos dados do telescópio de Apache Point e do JWST, confirmaram que tinham captado o trânsito de Kepler-51 d, embora consideravelmente mais cedo do que o esperado. Só a adição de um quarto planeta explica esta diferença. Isto marca o primeiro planeta descoberto por variações de tempo de trânsito usando o JWST.
Para ajudar a explicar o que está acontecendo no sistema Kepler-51, os pesquisadores revisitaram dados anteriores de trânsito do telescópio espacial Kepler e do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite). Também fizeram novas observações dos planetas interiores do sistema, incluindo com o telescópio espacial Hubble e o telescópio do Observatório Palomar, e obtiveram dados de arquivo de vários telescópios terrestres.
Contando com um quarto planeta e ajustando os modelos também altera as massas esperadas dos outros planetas do sistema. De acordo com os pesquisadores, isto tem impacto em outras propriedades inferidas destes planetas e fornece informações sobre a maneira como se podem ter formado. No entanto, não é claro se Kepler-51 e é também um planeta deste gênero, porque não foi observado um trânsito de Kepler-51 e e, portanto, não podem calcular o seu raio ou densidade.
Os planetas de densidade ultrabaixa são bastante raros e, quando ocorrem, tendem a ser os únicos num sistema planetário. Sendo que Kepler-51 e tem uma órbita de 264 dias, é necessário mais tempo de observação para obter uma melhor imagem dos impactos da sua gravidade, ou da de planetas adicionais, nos três planetas interiores do sistema.
Os pesquisadores estão atualmente analisando o resto dos dados do JWST, que podem fornecer informações sobre a atmosfera de Kepler-51 d. O estudo da composição e de outras propriedades dos três planetas interiores pode também melhorar a compreensão de como os planetas se formaram.
A descoberta do novo planeta é detalhada num artigo publicado no periódico The Astronomical Journal.
Fonte: Pennsylvania State University
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