Estudo examina os efeitos das marés nos interiores de planetas e luas

Cientistas apoiados pela NASA desenvolveram um novo método para calcular a forma como as marés afetam os interiores de planetas e luas.

© NASA (animação da lua Europa em torno de Júpiter)

Nesta animação, Europa é vista em corte ao longo de dois ciclos da sua órbita de 3,5 dias em torno do planeta gigante Júpiter. Tal como a Terra, pensa-se que Europa tem um núcleo de ferro, um manto rochoso e um oceano de água salgada. Ao contrário da Terra, no entanto, este oceano é suficientemente profundo para cobrir toda a lua e, estando longe do Sol, a superfície do oceano está globalmente congelada. 

A órbita de Europa é excêntrica, o que significa que, à medida que viaja em volta de Júpiter, grandes marés, criadas por Júpiter, sobem e descem. A posição de Júpiter em relação a Europa também é vista vibrando, ou oscilando, com o mesmo período. Este movimento das marés provoca um aquecimento por atrito dentro de Europa, da mesma forma que um clip de papel dobrado para trás e para a frente pode ficar quente ao toque, como ilustrado pelo brilho vermelho no interior do manto rochoso de Europa e na parte inferior e mais quente da sua concha de gelo. Este aquecimento provocado pelas marés é o que mantém o oceano de Europa líquido e pode revelar-se crítico para a sobrevivência de organismos simples no interior do oceano, caso existam. O planeta gigante Júpiter está agora girando de oeste para leste, embora mais lentamente do que o seu ritmo real.

É importante salientar que o novo estudo analisa os efeitos das marés em objetos que não têm uma estrutura interior perfeitamente esférica, o que é um pressuposto da maioria dos modelos anteriores. 

As marés referem-se às deformações sofridas pelos corpos celestes quando interagem gravitacionalmente com outros objetos. Nota-se na forma como a poderosa gravidade de Júpiter puxa a sua lua Europa. Como a órbita de Europa não é circular, a pressão da gravidade de Júpiter sobre a lua varia à medida que esta viaja ao longo da sua órbita. Quando Europa está mais próxima de Júpiter, a gravidade do planeta é mais evidente. 

A energia desta deformação é o que aquece o interior de Europa, permitindo a existência de um oceano de água líquida sob a superfície gelada da lua. O mesmo se passa com a lua de Saturno, Encélado, que possui uma concha de gelo que se espera ser muito mais não-esfericamente simétrica do que a de Europa. 

As marés sofridas pelos corpos celestes podem afetar a forma como os mundos evoluem ao longo do tempo e, em casos como Europa e Encélado, a sua potencial habitabilidade para a vida tal como a conhecemos. 

O novo estudo fornece um meio para estimar com maior precisão a forma como as forças de maré afetam os interiores dos planetas. A pesquisa também discute a forma como os resultados do estudo podem ajudar os cientistas a interpretar as observações efetuadas por missões a uma variedade de mundos diferentes, desde Mercúrio, à Lua e aos planetas exteriores do nosso Sistema Solar.

Um artigo foi publicado no periódico The Planetary Science Journal.

Fonte: NASA

A chave para a rápida formação planetária

Uma equipe de pesquisadores da LMU (Ludwig-Maximilians-Universität München) desenvolveu um novo modelo para explicar a formação de planetas gigantes, como Júpiter, que fornece uma visão mais profunda dos processos de formação e pode expandir a nossa compreensão dos sistemas planetários.

© Thomas Zankl (formação de gigantes gasosos num disco protoplanetário)

O nosso Sistema Solar é a nossa vizinhança cósmica imediata. Ele é constituído pelo Sol no centro; depois os planetas rochosos Mercúrio, Vênus, Terra e Marte; e depois o cinturão de asteroides; seguidos pelos gigantes gasosos Júpiter e Saturno; depois os gigantes gelados Urano e Netuno; e finalmente o cinturão de Kuiper com os seus cometas. 

Mas até que ponto conhecemos realmente o nosso lar? As teorias anteriores partiam do princípio de que os planetas gigantes se formavam por colisão e acumulação de corpos celestes semelhantes a asteroides, os chamados planetesimais, e pela subsequente acreção de gás ao longo de milhões de anos. No entanto, estes modelos não explicam nem a existência de gigantes gasosos localizados longe das suas estrelas, nem a formação de Urano e Netuno. 

No seu novo modelo, os astrofísicos do ORIGINS Excellence Cluster, da LMU e da Sociedade Max Planck consideram, pela primeira vez, todos os processos que são decisivos para a formação dos planetas. Os pesquisadores demonstram como as partículas de poeira de tamanho milimétrico se acumulam aerodinamicamente no disco de gás turbulento e como esta perturbação inicial no disco aprisiona a poeira e a impede de desaparecer na direção da estrela. Esta acumulação torna o crescimento dos planetas muito eficiente, uma vez que, de repente, há muito material disponível numa área compacta e estão reunidas as condições adequadas para a formação planetária. O processo começa de novo, de dentro para fora, e outro planeta gigante pode formar-se. 

No nosso Sistema Solar, os gigantes gasosos Júpiter e Netuno estão situados, respectivamente, a uma distância de cerca de 5 UA (unidades astronômicas) e 30 UA do Sol. Para comparação, a Terra está a cerca de 150 milhões de quilômetros do Sol, o que equivale a 1 UA. 

O estudo mostra que, em outros sistemas planetários, uma perturbação pode desencadear o processo a distâncias muito maiores e ainda assim acontecer muito rapidamente. Tais sistemas têm sido observados frequentemente nos últimos anos pelo ALMA, que encontrou gigantes gasosos em discos jovens a uma distância superior a 200 UA. No entanto, o modelo também explica porque é que o nosso Sistema Solar aparentemente deixou de formar planetas adicionais depois de Netuno: o material de construção simplesmente se esgotou. 

Os resultados do estudo coincidem com observações de sistemas planetários jovens que têm subestruturas pronunciadas nos seus discos. Estas subestruturas desempenham um papel decisivo na formação dos planetas. O estudo indica que a formação de planetas gigantes e gigantes gasosos se processa com maior eficiência e rapidez do que se supunha anteriormente. Estes novos conhecimentos poderão refinar a nossa compreensão da origem e desenvolvimento dos planetas gigantes do nosso Sistema Solar e explicar a diversidade dos sistemas planetários observados.

Um artigo foi publicado no periódico Astronomy & Astrophysics.

Fonte: Max Planck Institute for Solar System Research

Uma nova proposta para definição científica de planeta

Cientistas planetários estão propondo uma nova definição de planeta para substituir a que muitos pesquisadores consideram centrada no Sol e desatualizada.

© NASA / JPL (ilustração do Sistema Solar)

A definição atual - estabelecida em 2006 pela International Astronomical Union (IAU), a organização que nomeia oficialmente os objetos astronômicos - especifica que, para se qualificar como planeta, um corpo celeste tem de orbitar o Sol dentro do nosso Sistema Solar.

Mas sabe-se que os corpos celestes que orbitam estrelas para além do nosso Sistema Solar são bastante comuns, e os cientistas argumentam uma nova definição de planeta que inclua o fato de não estar limitado ao nosso Sistema Solar. A proposta também fornece critérios quantitativos para clarificar ainda mais a definição de planeta.

Jean-Luc Margot, autor principal do artigo científico e professor de Ciências da Terra, Planetárias e do Espaço e também de Física e Astronomia na Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA), apresentará a nova proposta na Assembleia Geral da IAU em agosto.

De acordo com a definição atual, um planeta é um corpo celeste que orbita o Sol, é suficientemente massivo para que a gravidade o tenha forçado a assumir uma forma esférica e tenha "limpo" outros objetos próximos da sua órbita em torno do Sol. 

Os pesquisadores argumentam que, embora o requisito de orbitar o nosso Sol seja demasiado específico, outros critérios da definição da IAU são demasiado vagos. Por exemplo, diz-se que um planeta "limpou a sua órbita" sem se dizer o que isso significa. A nova definição proposta contém critérios quantificáveis que podem ser aplicados para definir planetas dentro e fora do nosso Sistema Solar. 

Na nova definição, um planeta é um corpo celeste que: 

• orbita uma ou mais estrelas, anãs marrons ou remanescentes estelares; 
• tem uma massa superior a 10²³ kg; 
• tem menos que 13 massas de Júpiter (2,5 x 10³¹ g). 

Os pesquisadores aplicaram um algoritmo matemático às propriedades dos objetos do nosso Sistema Solar para ver que objetos se agrupavam. A análise revelou grupos de qualidades distintas partilhadas pelos planetas do nosso Sistema Solar que podem ser utilizadas como ponto de partida para criar uma taxonomia para os planetas em geral. Por exemplo, se um objeto tem gravidade suficiente para limpar a vizinhança, quer acumulando quer expulsando objetos menores, diz-se que é dinamicamente dominante. Todos os planetas do nosso Sistema Solar são dinamicamente dominantes, mas outros objetos, incluindo planetas anões como Plutão e asteroides, não o são. Por isso, esta propriedade pode ser incluída na definição de planeta. 

O requisito de dominância dinâmica fornece um limite inferior para a massa. Mas os potenciais planetas também podem ser demasiado grandes para se enquadrarem na nova definição. Alguns gigantes gasosos, por exemplo, são tão grandes que ocorre aí a fusão termonuclear do deutério, o objeto torna-se um objeto subestelar chamado anã marrom e, portanto, não é um planeta. Este limite de massa foi determinado em 13 ou mais Júpiteres. 

Por outro lado, o requisito atual de ser esférico é mais problemático. Os planetas distantes raramente podem ser observados com detalhe suficiente para determinar, com exatidão, a sua forma. Os cientistas argumentam que o requisito da forma é tão difícil de implementar que é efetivamente inútil para fins de definição, apesar dos planetas serem geralmente redondos. No Sistema Solar, os corpos celestes com mais de 10²¹ kg parecem ser redondos. Assim, espera-se que todos os corpos que satisfaçam o limite inferior de massa proposto de 10²³ kg sejam esféricos. Embora qualquer alteração oficial à definição de planeta da IAU esteja provavelmente a alguns anos de distância, Margot e os seus colegas esperam que o seu trabalho inicie uma conversa que resulte numa definição melhorada.

Um artigo será publicado em breve na revista The Planetary Science Journal.

Fonte: University of California

Planeta mantém atmosfera apesar da implacável radiação da sua estrela

Um exoplaneta raro, que deveria ter sido reduzido a rocha nua pela intensa radiação da sua estrela hospedeira, desenvolveu uma atmosfera inchada.

© R. Candanosa (ilustração do exoplaneta TIC 365102760 b)

Esta é a última de uma série de descobertas que obrigam os cientistas a repensar as teorias sobre a forma como os planetas envelhecem e morrem em ambientes extremos.

Apelidado de "Fênix" pela sua capacidade de sobreviver à energia radiante da sua estrela gigante vermelha, o planeta recém-descoberto ilustra a vasta diversidade dos sistemas solares e a complexidade da evolução planetária, especialmente no fim da vida das estrelas. 

O novo planeta pertence a uma categoria de mundos raros chamados "Netunos quentes", porque partilham muitas semelhanças com o gigante gelado mais exterior do Sistema Solar, apesar de estarem muito mais perto das suas estrelas hospedeiras e de serem muito mais quentes. 

Oficialmente designado TIC 365102760 b, o mais recente planeta inchado é surpreendentemente menor, mais velho e mais quente do que os cientistas pensavam ser possível. É 6,2 vezes maior do que a Terra, completa uma órbita em torno da sua estrela progenitora a cada 4,2 dias e está cerca de 6 vezes mais próximo dela do que Mercúrio está do Sol. Os planetas inchados são muitas vezes compostos por gases, gelo ou outros materiais mais leves que os tornam globalmente menos densos do que qualquer planeta do Sistema Solar. São tão raros que apenas cerca de 1% das estrelas os têm.

Devido à idade de Fênix e às suas temperaturas escaldantes, juntamente com a sua densidade inesperadamente baixa, o processo de despojamento da sua atmosfera deve ter ocorrido a um ritmo mais lento do que pensava ser possível. Estima-se também que o planeta é 60 vezes menos denso do que o "Netuno quente" mais denso descoberto até à data, e que não sobreviverá mais de 100 milhões de anos antes de começar a morrer ao espiralar para a sua estrela gigante.

As informações foram obtidas através da elaboração de um novo método para afinar os dados do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA. O telescópio do satélite consegue detectar planetas de baixa densidade, uma vez que estes diminuem o brilho das suas estrelas hospedeiras quando passam à sua frente. Foram combinadas medições adicionais obtidas no Observatório W.M. Keck, em Maunakea, no Havaí, uma instalação que segue as pequenas oscilações das estrelas causadas pelos seus planetas em órbita. 

As descobertas podem ajudar os cientistas a melhor compreender a evolução de atmosferas como a da Terra. É previsto que, dentro de alguns bilhões de anos, o Sol se expandirá até se tornar uma estrela gigante vermelha, que inchará e englobará a Terra e os outros planetas interiores. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal.

Fonte: Johns Hopkins University

O desaparecimento do planeta natal de Spock

A possível detecção de um planeta em órbita de uma estrela que a franquia Star Trek tornou famosa atraiu entusiasmo e muita atenção quando foi anunciada em 2018.

© NASA / JPL-Caltech (ilustração do planeta HD 26965 b)

Apenas cinco anos depois, o planeta parecia estar em terreno movediço quando outros pesquisadores questionaram a sua existência. Agora, medições de precisão utilizando um instrumento da NASA, instalado há alguns anos no topo de Kitt Peak, no estado norte-americano do Arizona, parecem ter devolvido o planeta Vulcan ainda mais definitivamente para o reino da ficção científica.

Dois métodos de detecção exoplanetária dominam todos os outros na busca contínua por novos mundos estranhos. O método de "trânsito", que analisa pequenas quedas na luz estelar quando um planeta atravessa a face da sua estrela, é responsável pela grande maioria das detecções. Mas o método da "velocidade radial" também tem acumulado uma boa parte das descobertas de exoplanetas. Este método é especialmente importante para sistemas com planetas que, do ponto de vista da Terra, não atravessam as faces das suas estrelas. Acompanhando mudanças sutis na luz estelar, os cientistas podem medir "oscilações" na própria estrela, à medida que a gravidade de um planeta em órbita a puxa para um lado e depois para outro. 

Para planetas muito grandes, o sinal de velocidade radial conduz majoritariamente à detecção inequívoca de planetas. Mas os planetas não tão grandes podem ser problemáticos. Até os cientistas que fizeram a detecção original e possível do planeta HD 26965 b  advertiram que poderia acabar por ser apenas perturbações estelares disfarçadas de planeta. Os pesquisadores relataram a existência de uma "super-Terra" - maior do que a Terra, menor do que Netuno - numa órbita de 42 dias em torno de uma estrela semelhante ao Sol, a cerca de 16 anos-luz de distância. 

A nova análise, que usa medições de velocidade radial de alta precisão ainda não disponíveis em 2018, confirma que a cautela sobre a possível descoberta era justificada. A má notícia vem de um instrumento conhecido como NEID, uma adição recente ao complexo de telescópios do Observatório Nacional de Kitt Peak. O NEID, tal como outros instrumentos de velocidade radial, baseia-se no efeito Doppler: mudanças no espectro de luz de uma estrela que revelam os seus movimentos oscilantes. 

Neste caso, a análise do suposto sinal do planeta em vários comprimentos de onda de luz, emitidos a partir de diferentes níveis da camada exterior da estrela, ou fotosfera, revelou diferenças significativas entre as medições individuais de comprimento de onda, ou seja, os seus desvios Doppler, e o sinal total quando todos foram combinados. Isto significa que, muito provavelmente, o sinal do planeta é realmente a cintilação de algo na superfície da estrela que coincide com uma rotação de 42 dias, talvez a agitação de camadas mais quentes e mais frias por baixo da superfície da estrela, chamada convecção, combinada com características da superfície estelar como manchas, que são regiões brilhantes e ativas. Ambas podem alterar os sinais de velocidade radial de uma estrela. 

Embora a nova descoberta, pelo menos para já, retire à estrela 40 Eridani A o seu possível planeta Vulcan, as notícias não são de todo más. A demonstração de medições de velocidade radial tão bem calibradas promete fazer distinções observacionais mais nítidas entre planetas reais e os abalos e agitações nas superfícies de estrelas distantes.

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal. 

Fonte: NASA

A natureza de uma borboleta cósmica gigante é revelada

Astrônomos descobriram o que é provavelmente o maior disco de formação de planetas já visto, que aparece como uma borboleta cósmica gigante no céu noturno.

© SAO / Pan-STARRS (IRAS 23077)

Esta descoberta oferece uma nova visão sobre os ambientes onde os planetas se formam. Oficialmente conhecida como IRAS 23077+6707 (IRAS 23077, para abreviar), esta borboleta cósmica gigante está a cerca de 1.000 anos-luz da Terra e foi inicialmente descoberta em 2016 por Ciprian T. Berghea do Observatório Naval dos EUA usando o Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS). No entanto, durante anos permaneceu descaracterizada. 

Dois novos artigos revelaram agora a verdadeira natureza de IRAS 23077. Um artigo, liderado por Berghea e aceito para publicação no The Astrophysical Journal Letters, relata a descoberta de que IRAS 23077 é uma estrela jovem localizada no meio do que parecia ser um planeta se formando num enorme disco. No segundo artigo, publicado neste mês no The Astrophysical Journal Letters, os pesquisadores confirmam a descoberta de um grande disco de formação planetária, utilizando o Submillimeter Array (SMA). 

O SMA é um conjunto de telescópios no Havaí operados em conjunto pelo Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) no Centro para Astrofísica do Harvard & Smithsonian (CfA) e o Instituto Academia Sinica de Astronomia e Astrofísica (ASIAA) em Taiwan. Ele detecta luz em comprimentos de onda milimétricos, um tipo de onda de rádio.

O maior disco de formação planetária alguma vez descoberto é extremamente rico em poeira e gás, que são os blocos de construção dos planetas. Os discos formadores de planetas, denominados discos protoplanetários são berçários planetários nos quais planetas rochosos como a Terra e Marte, e planetas gigantes como Júpiter e Saturno se formam em torno de estrelas jovens. São ricos em poeira e gás e possuem uma assinatura específica que possibilita usar para inferir os seus tamanhos e as massas das suas estrelas centrais. Alguns discos de formação de planetas são "de lado", o que significa que são orientados de tal forma que seus próprios discos ricos em poeira e gás obscurecem completamente a luz emitida por sua estrela progenitora, como é o caso de IRAS 23077. 

Embora suas estrelas possam estar envoltas, as assinaturas de poeira e gás dos discos circundantes ainda podem ser brilhantes em comprimentos de onda milimétricos, conforme obtido pelo SMA. Os dados do SMA fornecem a prova definitiva de que se trata de um disco e, juntamente com a estimativa da distância do sistema, de que está girando em torno de uma estrela provavelmente duas a quatro vezes mais massiva que o nosso próprio Sol. 

A partir dos dados do SMA também foi possível pesar a poeira e o gás neste berçário planetário, que tem material suficiente para formar muitos planetas gigantes e a distâncias 300 vezes superiores à distância entre o Sol e Júpiter!

Um estudo mais aprofundado do IRAS 23077 é necessário para investigar as possíveis rotas para a formação de planetas nestes ambientes extremamente jovens, e como estas podem ser comparadas com as populações de exoplanetas observadas em torno de estrelas distantes, mais massivas que o nosso Sol. 

O IRAS 23077 foi inicialmente denominado "Chivito do Drácula" por Ciprian Berghea, que cresceu na região da Transilvânia, na Romênia, perto de onde Vlad Drácula morava. Em analogia ao famoso objeto “Hambúrguer de Gomez”, que é outro enorme disco de formação planetária visto de lado, ele foi batizado com o nome de um sanduíche tipo hambúrguer do Uruguai, o “chivito”.

Fonte: Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics

Reaberto o mistério de um planeta que não deveria existir

Uma nova investigação poderá ter reavivado o mistério de 8 Ursae Minoris b, um exoplaneta aparentemente condenado que não deveria existir.

© M. Garlick (ilustração de exoplaneta sendo engolido por estrela)

Quando foi descoberto pela primeira vez, o exoplaneta 8 Ursae Minoris b (8 UMi b; também chamado Halla) intrigou os astrônomos. O planeta deveria ter sido engolido pela sua estrela hospedeira quando esta se transformou numa gigante vermelha, mas não havia dúvidas de que o planeta estava lá, puxado resolutamente pela sua estrela quando completava cada órbita de 93 dias. 

Anteriormente, os pesquisadores explicaram esta impossibilidade sugerindo que 8 UMi foi em tempos uma estrela de massa inferior com uma companheira estelar próxima. Quando 8 UMi começou a sua expansão para uma gigante vermelha, engoliu a sua companheira. O subsequente abalo no interior de 8 UMi alterou o seu percurso evolutivo e parou a sua expansão, salvando 8 UMi b de um destino ardente. 

A chave para testar esta hipótese é determinar a idade de 8 UMi: se a estrela for velha, com cerca de 9 bilhões de anos, então o cenário de fusão binária é viável. Se a estrela for jovem, isso tornaria a fusão bastante improvável, e o mistério de 8 UMi b continuará existindo. 

Uma equipe de cientistas estelares liderada por Huiling Chen (Universidade de Pequim) decidiu determinar a idade de 8 UMi. A equipe utilizou informação da posição e dados de fotometria da nave espacial Gaia, bem como um espetro de alta resolução da estrela obtido pelo telescópio de 1,93 metros do Observatório de Haute-Provence, na França. Estas medições permitiram determinar a temperatura da estrela, a gravidade da superfície e a composição química. 

Usando estes dados, estimou-se a idade de 8 UMi com três métodos diferentes: isócronas estelares (relações teóricas entre brilho e temperatura para estrelas com massas diferentes, mas com a mesma idade), cinemática e abundâncias químicas. Os três métodos produziram estimativas de idade na ordem dos 1,9 a 3,5 bilhões de anos, muito mais jovem do que os quase 9 bilhões de anos estimados para o cenário de fusão binária.

A idade recentemente calculada para 8 UMi tornaria extremamente improvável que uma fusão com uma companheira binária fosse responsável por salvar 8 UMi b de ser engolido. Como é que, então, este planeta existe? 

Embora Chen e os seus colaboradores sublinhem que é necessário mais trabalho para resolver o mistério de uma vez por todas, uma das propriedades estelares recentemente obtidas pode fornecer uma explicação: estima-se a massa de 8 UMi em 1,7 massas solares, o que é cerca de 13% maior do que as estimativas anteriores. Esta massa maior poderia significar que 8 UMi é ligeiramente mais compacta do que o esperado, e significaria que o período orbital de 8 UMi b corresponde a uma distância orbital ligeiramente maior, apenas suficientemente grande para o planeta conseguir sobreviver na orla da sua estrela. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters. 

Fonte: American Astronomical Society

Uma em cada dúzia de estrelas apresenta indícios de ingestão planetária

Astrônomos estudaram estrelas gêmeas que deveriam ter uma composição idêntica.

© OPENVERSE (planeta terrestre dilacerado por estrela num sistema binário)

Mas, em cerca de oito por cento dos casos, diferem, deixando os astrônomos perplexos. A equipe, liderada por pesquisadores do ASTRO 3D (ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions), descobriu que a diferença se deve ao fato de uma das estrelas gêmeas ter devorado planetas ou material planetário. 

As descobertas foram possíveis graças a um vasto conjunto de dados recolhidos com o telescópio Magellan de 6,5 metros e com o VLT (Very Large Telescope) do ESO, ambos no Chile, e com o telescópio Keck de 10 metros no Havaí, EUA. 

Foram observadas estrelas gêmeas que viajam juntas. Nascem das mesmas nuvens moleculares e, por isso, deveriam ser idênticas. Graças a esta análise altamente precisa, podemos ver diferenças químicas entre as gêmeas. Isto fornece evidências muito fortes de que uma das estrelas engoliu planetas ou material planetário e alterou a sua composição. 

O fenômeno apareceu em cerca de oito por cento dos 91 pares de estrelas gêmeas analisadas. O que torna este estudo convincente é o motivo de as estrelas estarem no auge da sua vida, as chamadas estrelas de sequência principal, em vez de estrelas nas suas fases finais, como as gigantes vermelhas.

Este estudo é diferente dos anteriores em que as estrelas na sua fase final podem engolir planetas próximos quando se tornam gigantes. Há algum espaço para dúvidas no que se refere ao saber se as estrelas estão engolindo planetas inteiros ou material protoplanetário, mas os pesquisadores suspeitam que ambas as hipóteses são possíveis. A ingestão do planeta inteiro é o cenário preferido, mas é claro que também não se pode excluir que estas estrelas tenham ingerido muito material de um disco protoplanetário. 

As descobertas têm implicações importantes para o estudo da evolução a longo prazo dos sistemas planetários. Os astrônomos costumavam pensar que este tipo de eventos não era possível. Mas com base nas observações deste estudo, note-se que, embora a ocorrência não seja elevada, é efetivamente possível. Isto abre uma nova janela de estudo para os teóricos da evolução planetária. 

O estudo faz parte de uma colaboração mais vasta, a iniciativa C3PO (Complete Census of Co-moving Pairs of Objects) para observar espectroscopicamente uma amostra completa de todas as estrelas brilhantes em movimento conjunto identificadas pelo satélite Gaia. 

As descobertas aqui apresentadas contribuem para o panorama geral de um tema de investigação chave do ASTRO 3D: a evolução química do Universo. Especificamente, esclarecem sobre a distribuição dos elementos químicos e a sua subsequente viagem, que inclui o seu consumo pelas estrelas.

Um artigo foi publicado na revista Nature.

Fonte: ASTRO 3D

Descoberta nova ligação entre água e formação planetária

Os pesquisadores descobriram vapor de água no disco que rodeia uma estrela jovem, exatamente numa região onde podem estar se formando planetas.

© ALMA (vapor de água ao redor de estrela)

Esta imagem, de novas observações do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mostra o vapor de água em tons azulados. Perto do centro do disco, onde reside a estrela jovem, o meio é mais quente e o gás mais brilhante. Os anéis em tons avermelhados são de observações ALMA anteriores e mostram a distribuição da poeira em torno da estrela.

Para além de ser um ingrediente chave para a vida na Terra, pensa-se que a água desempenha também um papel importante na formação planetária. No entanto, até agora, nunca tínhamos conseguido mapear a forma como a água se distribui num disco frio e estável; o tipo de disco que oferece as condições mais favoráveis para a formação de planetas em torno de estrelas.

As observações revelam, pelo menos, três vezes mais água do que em todos os oceanos da Terra, no disco interior de HL Tauri, uma estrela jovem semelhante ao Sol, situada a 450 anos-luz de distância da Terra, na constelação do Touro. As observações do ALMA espacialmente resolvidas permitem aos astrônomos determinar a distribuição da água em diferentes regiões do disco. 

Foi encontrada uma quantidade significativa de água na região onde existe uma lacuna conhecida no disco de HL Tauri. Estas lacunas em forma de anel são “esculpidas” em discos ricos em gás e poeira por corpos jovens semelhantes a planetas, em órbita da estrela progenitora, à medida que estes vão acumulando material e crescendo. As imagens recentes revelam uma quantidade substancial de vapor de água a uma série de distâncias da estrela que incluem um espaço onde um planeta pode estar se formando atualmente.

Observar água com um telescópio colocado no solo não é uma tarefa fácil, uma vez que o vapor de água que existe em abundância na atmosfera terrestre degrada os sinais astronômicos. O ALMA, operado pelo ESO em conjunto com os seus parceiros internacionais, é uma rede de telescópios instalada no deserto chileno do Atacama, a cerca de 5.000 metros de altitude, e que foi construída num ambiente alto e seco especificamente para minimizar esta degradação, proporcionando condições de observação excepcionais. Até agora, o ALMA é a única infraestrutura capaz de resolver espacialmente a água num disco frio de formação planetária.

Os grãos de poeira que compõem um disco são as sementes da formação planetária, colidindo e aglomerando-se em corpos cada vez maiores que orbitam a estrela. Acredita-se que em locais suficientemente frios, onde a água congela nos grãos de poeira, as partículas aderem mais eficientemente, um local ideal para a formação de planetas.

Os resultados mostram como a presença da água pode influenciar o desenvolvimento de um sistema planetário, tal como aconteceu há cerca de 4,5 bilhões de anos no nosso próprio Sistema Solar. 

Com as atualizações que estão decorrendo no ALMA e com o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO que entrará em funcionamento antes do final desta década, a formação planetária e a função que a água desempenha nessa formação se tornarão mais evidentes. Em particular, o instrumento METIS (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph), fornecerá uma visão sem igual das regiões internas dos discos de formação planetária, os locais onde se formam planetas como a Terra.

Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: ESO

Desvendando os mistérios da formação e evolução planetária

Um sistema solar recentemente descoberto, com seis exoplanetas confirmados e um possível sétimo, está melhorando o conhecimento sobre a formação e evolução planetária.

© UCI (ilustração da estrela anã TOI-1136)

Utilizando um arsenal de observatórios e instrumentos espalhados pelo mundo, uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade da Califórnia em Irvine (UCI), compilou as medições mais precisas até à data das massas, propriedades orbitais e características atmosféricas dos exoplanetas.

Os resultados foram obtidos pelo TKS (TESS-Keck Survey), fornecendo uma descrição completa dos exoplanetas que orbitam TOI-1136, uma estrela anã a mais de 270 anos-luz da Terra. O estudo é um seguimento da observação inicial da estrela e dos exoplanetas feita pela equipe em 2019, utilizando dados do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA. Este projeto forneceu a primeira estimativa das massas dos exoplanetas através do registo das variações do tempo de trânsito (VTT), uma medida da atração gravitacional que os planetas em órbita exercem uns sobre os outros. 

Para o estudo mais recente, os astrônomos juntaram os dados do VTT a uma análise da velocidade radial da estrela. Utilizando o telescópio APF (Automated Planet Finder) do Observatório Lick, no Monte Hamilton, no estado norte-americano da Califórnia, e o instrumento HIRES (High-Resolution Echelle Spectrometer) do Observatório W.M. Keck, no Mauna Kea, Havaí, conseguiram detectar ligeiras variações no movimento estelar através do desvio para o vermelho e para o azul do efeito Doppler, possibilitando determinar leituras da massa planetária com uma precisão sem precedentes.

Para obter informação tão exata sobre os planetas deste sistema, a equipe construiu modelos computacionais usando centenas de medições de velocidade radial sobrepostas a dados do  VTT. 

Quando se compara planetas em sistemas solares diferentes, há muitas variáveis que podem diferir com base nas propriedades distintas das estrelas e nas suas localizações em partes diferentes da Galáxia. A observação de exoplanetas no mesmo sistema permite o estudo de planetas que passaram por uma história semelhante. 

Pelos padrões estelares, a estrela TOI-1136 é jovem, com apenas 700 milhões de anos, outra característica que tem atraído caçadores de exoplanetas. O magnetismo, as manchas estelares e as erupções são mais prevalentes e intensas durante esta fase do desenvolvimento de uma estrela, e a radiação resultante impacta e molda os planetas, afetando as suas atmosferas. 

Os exoplanetas confirmados de TOI-1136, TOI-1136 b a TOI-1136 g, estão classificados como "sub-Netunos". O exoplaneta menor tem mais do dobro do raio da Terra, e os outros têm até quatro vezes o raio da Terra, comparáveis aos tamanhos de Urano e Netuno. Segundo o estudo, todos estes planetas orbitam TOI-1136 em menos do que os 88 dias que Mercúrio leva a dar a volta ao nosso Sol.

Outra componente estranha deste sistema solar é a possível presença, ainda não confirmada, de um sétimo planeta. Os pesquisadores detectaram alguns indícios de outra força ressonante no sistema. Quando os planetas estão orbitando perto uns dos outros, podem atrair-se gravitacionalmente uns aos outros.

Os períodos orbitais destes planetas são espaçados de forma semelhante. Quando os exoplanetas estão em ressonância, os puxões são sempre na mesma direção. Isto pode ter um efeito desestabilizador ou, em casos especiais, pode servir para tornar as órbitas mais estáveis. 

Será que vamos encontrar um mundo de rocha fundida, um mundo de água ou um mundo de gelo, todos no mesmo sistema solar? 

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal. 

Fonte: University of California

Prevista a possível existência de um planeta nos confins do Sistema Solar

Existem muitas anomalias por explicar nas órbitas e na distribuição dos objetos transnetunianos, pequenos corpos celestes localizados nos confins do Sistema Solar.

© F. P. D'Andrea (ilustração de um novo planeta)

Agora, com base em simulações computacionais detalhadas do início do Sistema Solar exterior, pesquisadores do Japão preveem a possibilidade de um planeta com um tamanho semelhante ao da Terra, ainda não descoberto, localizado para lá de Netuno, orbitando o Sol.

Se esta previsão se concretizar, poderá revolucionar a nossa compreensão da história do Sistema Solar. No entanto, é quase certo que, há bilhões de anos, o Sistema Solar formou mais planetas do que estes oito. Embora a maior parte deles já tenha desaparecido ou saído do Sistema Solar, será possível que alguns tenham permanecido e sobrevivido até aos dias de hoje?

A resposta a esta pergunta pode vir dos chamados OTNs (objetos transnetunianos). Como o nome indica, os OTNs são pequenos corpos celestes que orbitam o Sol a uma distância média superior à da órbita de Netuno. Em particular, o distante Cinturão de Kuiper, a região localizada a mais de 50 UA (unidades astronômicas) ou 7,5 bilhões de quilômetros do Sol, contém muitos OTNs. Embora estes objetos representem os restos da formação planetária no Sistema Solar exterior, as suas órbitas e distribuição podem muito bem revelar a presença de planetas por descobrir. 

Num estudo recente, o professor associado Patryk Sofia Lykawka da Universidade de Kindai no Japão e o professor associado Takashi Ito do CfCA (Center for Computational Astrophysics) do NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan) resolveram este enigma. Com base na análise teórica das observações e em simulações computacionais de ponta, chegaram à notável conclusão de que um planeta com aproximadamente o tamanho da Terra (1,5 a 3 vezes mais massivo) pode estar à espreita no distante Cinturão de Kuiper! 

Os pesquisadores começaram por analisar em pormenor a estrutura orbital do distante Cinturão de Kuiper, que exibe várias anomalias por explicar. Por exemplo, existe uma grande população de OTNs isolados cujas órbitas estão para além da influência gravitacional de Netuno. Além disso, há um número significativo de OTNs com órbitas altamente inclinadas, juntamente com uma população de "OTNs extremos" cujas órbitas são extremamente difíceis de explicar com os modelos atuais para a formação do Sistema Solar e do Cinturão de Kuiper. 

Com base nestas análises, os cientistas teorizaram que outro planeta para além dos quatro gigantes (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno) deve ter influenciado a formação do Cinturão de Kuiper. Para testar a sua hipótese, efetuaram uma série de simulações utilizando os computadores instalados no laboratório de Lykawka e o grupo de PCs de uso geral do NAOJ, usando modelos do Sistema Solar primitivo que existia há cerca de 4,5 bilhões de anos. 

Foram consideradas interações entre os quatro planetas gigantes, um hipotético planeta do Cinturão de Kuiper e um disco de pequenos objetos representando o distante Cinturão de Kuiper primordial. Depois de cada simulação ter sido concluída, as populações de OTNs resultantes, após um período de 4,5 bilhões de anos, foram comparadas com as obtidas a partir de observações modernas para ver se algum dos modelos explicava as anomalias no Cinturão de Kuiper. Notavelmente, os melhores resultados das simulações sugeriam que deveria existir um planeta por descobrir com distâncias entre cerca de 200 e 800 UA. 

Graças à massa palpável e a uma órbita inclinada de cerca de 30°, um tal planeta poderia ter gerado o grande número de OTNs isolados, os OTNs altamente inclinados, bem como os OTNs extremos com órbitas peculiares, de acordo com as observações atuais. 

A descoberta de um novo planeta de tamanho semelhante ao da Terra no Sistema Solar teria, sem dúvida, implicações profundas, como explica o Dr. Lykawka: "Primeiro, o Sistema Solar voltaria a ter oficialmente nove planetas. Além disso, à semelhança do que aconteceu em 2006 quando Plutão foi despromovido da categoria de planeta, teríamos de aperfeiçoar a definição de 'planeta', uma vez que um planeta de tamanho semelhante à Terra, localizado muito para além de Netuno, pertenceria provavelmente a uma nova classe de planetas. Finalmente, as nossas teorias sobre a formação do Sistema Solar e dos planetas também precisariam de ser revistas". 

Na busca deste novo planeta, muitos novos OTNs extremos poderiam ser descobertos no processo, fornecendo informações valiosas sobre a região transnetuniana. Um conhecimento mais pormenorizado da estrutura orbital no Cinturão de Kuiper fornecerá uma melhor compreensão da formação do Sistema Solar exterior, o que também revelará as condições em que os planetas se formaram. 

Um artigo foi publicado no periódico The Astronomical Journal. 

Fonte: Kindai University