Descoberto exoplaneta situado num anel em formação

Astrônomos descobriram, pela primeira vez, um exoplaneta que abriu uma lacuna no disco protoplanetário em torno da sua estrela.

© ESO / VLT (exoplaneta WISPIT 2b)

Esta observação rara fornece novos conhecimentos sobre a forma como os jovens planetas moldam o seu ambiente. Ao longo da última década, os avanços na astronomia observacional revolucionaram o estudo das regiões em torno de estrelas jovens onde os planetas nascem.

Foram captadas centenas de imagens de alta resolução de discos em formação planetária, muitos dos quais mostram estruturas como anéis e braços em espiral, características que se pensa indicarem a formação de planetas. No entanto, desde a descoberta do sistema planetário PDS 70 em 2018 que nenhum outro planeta embebido tinha sido confirmado. Os astrônomos têm andado à procura de um sistema semelhante ao longo dos últimos sete anos.

A equipe encontrou agora um planeta deste tipo através de um programa de investigação chamado WISPIT (WIde Separation Planets In Time), utilizando o instrumento SPHERE montado no VLT (Very Large Telescope) do ESO no Chile. O sistema recém-descoberto foi batizado de WISPIT 2 e o planeta de WISPIT 2b.

Espera-se que este sistema tenha um grande impacto na comunidade de formação de planetas e que sirva de referência para modelos de formação planetária e interações disco-planeta nos próximos anos. Compreender como os planetas se formam é uma questão fundamental em astronomia. Sabemos que se formam num disco em torno de uma estrela jovem. De acordo com a teoria principal, um planeta começa por construir um núcleo e depois abre caminho no disco, puxando gás e poeira sob a sua própria gravidade. 

Até à data, os astrônomos confirmaram a existência de cerca de 6.000 planetas e centenas de discos, mas apenas um sistema mostrava planetas ainda embebidos no seu disco: PDS 70, que contém dois planetas dentro de uma grande lacuna interior. Duas observações coronográficas de banda-H com o VLT/SPHERE (cada uma com uma duração inferior a cinco minutos e obtidas com um ano de intervalo) revelaram um disco em torno desta estrela. 

Suspeitou-se que poderia haver um planeta no interior da divisão interior, e foram efetuadas observações de acompanhamento com o SPHERE, tanto em luz polarizada como não polarizada, para estudar o disco e eventuais planetas embebidos. O sistema também foi observado em luz H-alfa, um comprimento de onda óptico específico usado para detectar gás hidrogênio caindo sobre um planeta. A detecção de um planeta nesta banda estreita indica que está ativamente acretando gás e poeira.

Estas observações de acompanhamento forneceram fortes evidências da existência de WISPIT 2b. Uma reanálise das imagens originais também revelou o planeta, permitindo à equipe seguir parte da sua órbita.

Dois artigos científicos foram publicados no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: University of Arizona

A estrela Alfa Centauri pode ter um planeta

Usando o telescópio espacial James Webb, astrônomos podem ter obtido imagens diretas de um gigante gasoso com a massa de Saturno na zona habitável de uma estrela no sistema solar vizinho.

© Caltech (ilustração de planeta gasoso orbitando a estrela Alfa Centauri)

Embora o planeta em si não seja habitável para a vida como a conhecemos, as luas ao seu redor podem ser. Alfa Centauri é um sistema estelar triplo, composto por um par de estrelas semelhantes ao Sol em órbita próxima (A e B), bem como pela anã vermelha Próxima Centauri, a estrela mais próxima do Sol. Astrônomos já encontraram três planetas orbitando Próxima Centauri, mas agora podem ter avistado um orbitando também Alfa Centauri A.

A relativa proximidade do sistema Alfa Centauri à Terra foi tanto uma bênção quanto uma maldição: permitiu aos astrônomos obter imagens diretas do planeta, mas isso se mostrou longe de ser simples. Estas são observações incrivelmente desafiadoras de se fazer, mesmo com o telescópio espacial mais poderoso do mundo. Estas estrelas são tão brilhantes, próximas e se movem rapidamente pelo céu.

A equipe fez a descoberta usando o Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) do Webb. Ele possui uma máscara coronográfica que pode bloquear o brilho intenso das estrelas para observar objetos mais fracos, como planetas nas proximidades. Mas isso é complicado em um sistema multiestelar, com a luz de Alpha Centauri B precisando ser bloqueada também.

A equipe usou Epsilon Muscae como estrela de referência para ajudar a separar a escassa luz do planeta da de seu hospedeiro. Curiosamente, a posição do planeta coincide com uma detecção provisória feita em 2019 pelo experimento NEAR do Very Large Telescope, levantando a possibilidade de que ambos os avistamentos correspondam ao mesmo objeto.

No entanto, o planeta não apareceu em duas observações subsequentes com o Webb, lançando dúvidas sobre a descoberta. Há uma chance, porém, de que o planeta tenha simplesmente se aproximado demais da estrela para ser observado. Sua órbita pode ser moderadamente excêntrica e inclinada em comparação com o plano orbital de Alfa Centauri, complicando ainda mais a busca. É improvável que o desaparecimento do planeta se deva à obscuração da poeira, já que foram impostos limites sem precedentes à luz exozodiacal no sistema.

A equipe está planejando novas observações de acompanhamento com o telescópio Webb e também com o telescópio Roman Nancy Grace, quando este for lançado em 2027. A proximidade do planeta também é um ponto positivo. Isso nos dará a oportunidade de começar a comparar a composição com os gigantes gasosos do nosso Sistema Solar. A temperatura do planeta, cerca de 225 Kelvin é semelhante à de Saturno. Se a descoberta do planeta for finalmente confirmada, será uma descoberta recorde, já que ele orbita a apenas 2 UA (unidades astronômicas) de sua estrela hospedeira, bem na zona habitável.

Os resultados são relatados em dois artigos que serão publicados no periódico The Astrophysical Journal Letters.

Fonte: Sky & Telescope

Exoplaneta recém-nascido esculpindo a poeira ao seu redor

Os astrônomos podem ter descoberto um planeta ainda em formação esculpindo um padrão intrincado no gás e poeira que rodeia a sua jovem estrela hospedeira.

© VLT (planeta nascendo em torno da estrela jovem HD 135344B)

A imagem da esquerda, obtida com um novo instrumento Enhanced Resolution Imager and Spectrograph (ERIS) montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, que mostra um possível planeta nascendo em torno da estrela jovem HD 135344B. O círculo preto central corresponde a um coronógrafo, um dispositivo que bloqueia a luz da estrela para revelar detalhes tênues ao seu redor. O círculo branco indica a localização do planeta. A imagem da direita combina observações anteriores realizadas com o instrumento Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE), também montado no VLT, (em vermelho) e com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA, em laranja e azul).

Com o auxílio do VLT, os cientistas observaram um disco planetário com braços espirais proeminentes, sinais claros de que existe um planeta aninhado nas suas regiões mais interiores. Trata-se da primeira vez que os astrônomos detectam um candidato a planeta no interior de um disco espiral.

O potencial planeta em formação foi detectado em torno da estrela HD 135344B, no interior de um disco de gás e poeira que a rodeia, chamado disco protoplanetário. Estima-se que o planeta em formação tenha o dobro do tamanho de Júpiter e esteja tão longe da sua estrela hospedeira como Netuno está do Sol. Foi observado moldando o material que o rodeia no interior do disco protoplanetário, à medida que cresce para se transformar num planeta completamente formado.

Os discos protoplanetários são estruturas que observamos em torno de estrelas jovens e que apresentam frequentemente padrões intrincados, como anéis, espaços vazios ou espirais. Há muito que os astrônomos previram que estes padrões são causados por planetas formação, que varrem o material à medida que orbitam em torno da sua estrela progenitora. No entanto, e até agora, ainda não tinha sido observado um destes "escultores planetários" em construção.

Particularmente e no caso do disco da HD 135344B, tinham já sido previamente detectados por outra equipa braços espirais rodopiantes com o instrumento SPHERE. Contudo, em nenhuma das observações anteriores tinham sido encontrados sinais da existência dum planeta se formando no interior do disco; veja detalhes em: O ALMA revela locais de construção planetária.

Agora, nas observações obtidas com o novo instrumento ERIS, os pesquisadores acreditam ter encontrado um planeta em formação. A equipe detectou o candidato a planeta mesmo na base de um dos braços espirais do disco, exatamente onde a teoria prevê que se poderá encontrar o planeta responsável por esculpir o padrão observado. Um artigo foi publicado ontem no periódico Astronomy & Astrophysics.

Outra equipe de astrônomos utilizou também recentemente o instrumento ERIS para observar a estrela V960 Mon, a qual se encontra ainda na fase inicial da sua vida. Num estudo publicado em 18 de Julho no peródico The Astrophysical Journal Letters, os cientistas relataram a descoberta de um objeto companheiro desta estrela jovem, embora a natureza exata desse objeto permaneça ainda um mistério.

© VLT (companheiro orbitando a estrela V960 Mon)

O novo estudo vem no seguimento de observações da estrela V960 Mon realizadas há alguns anos atrás; veja detalhes em: Novas imagens revela segredos sobre o nascimento de planetas.

Estas observações, obtidas com o SPHERE e o ALMA, revelaram que o material que orbita a V960 Mon se apresenta sob a forma de uma série de braços em espiral intrincados e que se está se fragmentando, num processo conhecido por “instabilidade gravitacional”. Este processo ocorre quando grandes aglomerados de material em torno de uma estrela se contraem e colapsam, cada um com o potencial de formar um planeta ou um objeto maior.

O trabalho anterior tinha revelado a presença de material instável, mas a questão do que aconteceria a seguir tinha ficado em aberto. Assim, com o auxílio do ERIS, foi possível procurar fragmentos compactos e luminosos que assinalassem a presença de uma companheira no disco. A equipe descobriu um potencial objeto companheiro muito próximo de um dos braços espirais observados com o SPHERE e o ALMA, e afirma que se pode tratar ou de um planeta em formação ou de uma anã marrom, um objeto maior do que um planeta que não tem massa suficiente para brilhar como uma estrela.

A ser confirmada a sua existência, trata-se da primeira detecção clara de um planeta ou anã marrom se formando por instabilidade gravitacional.

Fonte: ESO

A retração de um exoplaneta

De acordo com um novo estudo do observatório de raios X Chandra da NASA, um planeta bebê está diminuindo do tamanho de Júpiter, com uma atmosfera espessa, para um mundo pequeno e estéril.

© NASA (exoplaneta perdendo sua atmosfera)

Esta transformação está acontecendo à medida que a estrela hospedeira libera uma avalanche de raios X que está destruindo a atmosfera do jovem planeta a um ritmo descomunal.

O planeta, denominado TOI 1227 b, orbita uma estrela anã vermelha situada a cerca de 330 anos-luz da Terra. O TOI 1227 b está muito perto da sua estrela, a menos de 20% da distância a que Mercúrio orbita o Sol.

O novo estudo mostra que este exoplaneta tem apenas 8 milhões de anos. Em comparação, a Terra tem cerca de 4,5 bilhões de anos, ou seja, mais de 500 vezes mais velha. Este fato faz dele o segundo planeta mais jovem alguma vez observado a passar em frente da sua estrela hospedeira. Anteriormente, outros cientistas estimaram que o planeta tinha cerca de 11 milhões de anos.

Pesquisadores descobriram que os raios X da sua estrela estão bombardeando TOI 1227 b e rasgando a sua atmosfera a um ritmo tal que o planeta a perderá completamente dentro de cerca de um bilhão de anos. Neste momento, o planeta terá perdido uma massa total equivalente a cerca de duas massas terrestres, contra a atual massa de 17 vezes a da Terra.

A existência de vida é provavelmente impossível em TOI 1227 b, quer atualmente quer no futuro. O planeta está demasiado próximo da sua estrela para se enquadrar em qualquer definição de "zona habitável". A estrela que abriga TOI 1227 b, de nome TOI 1227, tem apenas cerca de um-décimo da massa do Sol e é muito mais fria e tênue no visível. No entanto, em raios X, TOI 1227 é mais brilhante do que o Sol. A massa de TOI 1227 b, embora não seja bem conhecida, é provavelmente semelhante à de Netuno, mas o seu diâmetro é três vezes maior do que o de Netuno, o que o torna semelhante em tamanho a Júpiter.

A equipe usou novos dados do Chandra para medir a quantidade de raios X da estrela que atingem o planeta. Usando modelos de computador dos efeitos destes raios X, concluíram que terão um efeito transformador, destruindo rapidamente a atmosfera do planeta. Estimam que o planeta está perdendo uma massa equivalente a uma atmosfera terrestre completa a cada 200 anos. O TOI 1227 b pode encolher para cerca de um-décimo do seu tamanho atual e perderá mais de 10% cento da sua massa.

Os pesquisadores utilizaram diferentes conjuntos de dados para estimar a idade de TOI 1227 b. Um método explorou medições do modo como a estrela hospedeira de TOI 1227 b se move no espaço, em comparação com populações próximas de estrelas com idades conhecidas. Um segundo método comparou o brilho e a temperatura da superfície da estrela com modelos teóricos de estrelas em evolução. De todos os exoplanetas que os astrônomos encontraram com idades inferiores a 50 milhões de anos, TOI 1227 b destaca-se por ter o ano mais longo e a massa mais baixa.

O artigo científico que descreve estes resultados foi aceito para publicação no periódico The Astrophysical Journal.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Visto pela primeira vez o nascimento de um novo sistema solar

Pesquisadores internacionais identificaram, pela primeira vez, o momento em que planetas começaram se formar em torno de uma estrela que não o Sol.

© ALMA / Webb (estrela HOPS-315)

Na imagem em laranja vemos a distribuição do monóxido de carbono, que se afasta da estrela soprado por um vento em forma de borboleta; em azul, temos um jato estreito de monóxido de silício, também se afastando da estrela.

Com o auxílio do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), do qual o Observatório Europeu do Sul (ESO) é parceiro, e do telescópio espacial James Webb (JWST), os astrônomos observaram a criação dos primeiros nódulos de matéria de formação planetária: minerais quentes que começam a solidificar-se.

Esta descoberta marca a primeira vez que um sistema planetário é identificado numa fase tão precoce da sua formação, ao mesmo tempo que abre uma janela para o passado do nosso próprio Sistema Solar.

Este sistema planetário recém nascido está surgindo em torno da HOPS-315, uma protoestrela situada a cerca de 1.300 anos-luz de distância da Terra e que é uma análoga do início do nosso Sol. 

Os astrônomos observam frequentemente em torno destas estrelas discos de gás e poeira, os chamados "discos protoplanetários", que são os locais onde se formam novos planetas. Embora já tenham sido observados anteriormente discos jovens com planetas recém formados, massivos e semelhantes a Júpiter, sempre soubemos que as primeiras partes sólidas dos planetas, ou "planetesimais", têm de se formar em fases anteriores.

No nosso Sistema Solar, o primeiro material sólido a condensar-se em torno do Sol perto da atual localização da Terra encontra-se preso em meteoritos antigos. Os astrônomos datam estas rochas primordiais para determinar quando começou a formação do nosso Sistema Solar. Estes meteoritos estão cheios de minerais cristalinos que contêm monóxido de silício (SiO) e que podem condensar-se às temperaturas extremamente elevadas presentes nos discos planetários jovens. Com o tempo, estes sólidos recém condensados juntam-se, lançando as sementes para a formação de planetas à medida que ganham tamanho e massa. Os primeiros planetesimais de tamanho quilométrico do Sistema Solar, que cresceram e se tornaram planetas como a Terra ou o núcleo de Júpiter, formaram-se logo após a condensação destes minerais cristalinos.

Com esta nova descoberta, os astrônomos encontraram provas de que estes minerais quentes começam a condensar-se no disco protoplanetário da HOPS-315. Os resultados mostram que o SiO está presente em torno desta jovem estrela no seu estado gasoso, bem como no interior destes minerais cristalinos, sugerindo que começou agora a solidificar-se.

Para descobrir de onde vinham exatamente os sinais, a equipe observou o sistema com o ALMA no deserto chileno do Atacama. Com os dados obtidos, os foi possível determinar que os sinais químicos provem de uma pequena região do disco em torno da estrela, equivalente à órbita do cinturão de asteroides em torno do Sol. O disco da HOPS-315 é um ótimo análogo para estudar a nossa própria história cósmica.

Este trabalho será publicado num artigo na revista Nature.

Fonte: ESO

O disco protoplanetário de uma estrela

Esta imagem conta a história de uma estrela solitária.

© ALMA (MP Mus)

Até há pouco tempo, os astrônomos pensavam que a estrela jovem MP Mus (PDS 66) se encontrava sozinha no Universo, rodeada apenas pelo gás e poeira que compõem o seu disco protoplanetário.

De modo geral, o material existente no interior de um disco protoplanetário condensa-se para formar novos planetas em torno da estrela, deixando grandes espaços vazios onde o gás e a poeira costumavam estar. Estas características são observadas em quase todos os discos, no entanto não se verificavam no da estrela MP Mus.

Quando os astrônomos observaram esta estrela pela primeira vez, com o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), depararam-se com um disco aparentemente liso sem a presença de protoplanetas, como podemos ver na imagem da direita.

Uma equipe, liderada por Álvaro Ribas, astrônomo da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, voltou a observar a MP Mus com o ALMA em comprimentos de onda maiores, os quais sondam mais profundamente o disco protoplanetário. Estas novas observações, que podemos ver na imagem da esquerda, revelaram um espaço vazio e um anel que não tinham sido vistos anteriormente, sugerindo que a MP Mus pode afinal ter companhia.

Entretanto, Miguel Vioque, um astrônomo do ESO na Alemanha, estudava esta mesma estrela a partir de dados obtidos na missão Gaia da Agência Espacial Europeia (ESA). Vioque notou que a estrela oscilava. Após uma análise gravitacional aprofundada, e juntando o conhecimento das novas estruturas do disco reveladas pelo ALMA, os cientistas mostraram que este movimento de oscilação pode ser explicado pela presença de um exoplaneta gigante gasoso.

As duas equipes apresentaram os seus resultados em conjunto num novo artigo científico publicado na revista da especialidade Nature Astronomy.

Fonte: ESO