Crime passional de um casal de estrelas pode ter gerado planeta gigante

Figura 1. Ilustração artística do sistema KIC10544976 (Crédito da imagem: L. de Almeida).

Exoplanetas são corpos semelhantes aos planetas que giram ao redor do Sol, mas que se encontram fora do sistema Solar. A formação desses corpos ocorre por um processo de acréscimo (aglutinação) de gás e poeira em um disco que se forma ao redor da estrela ao longo do seu nascimento.

A importância do estudo sobre os exoplanetas é muito vasta, vai desde entender como os planetas são formados e como eles evoluem, até responder uma das perguntas mais antigas e instigantes da humanidade: “estamos sozinhos no universo?” Para estudar essa área da Astronomia, nos últimos anos ocorreu um crescimento exponencial em número de pesquisadores e em financiamento. Por exemplo, três satélites da Agência Espacial Norte Americana (NASA) e da Agência Espacial Europeia (ESA), CoRoT, Kepler e TESS já foram lançados para entender melhor esses objetos, como também para realizar buscas por planetas semelhantes à nossa Terra.

Desde o final do século passado já era conhecida a existência de planetas ao redor de estrelas isoladas como o nosso Sol. No entanto, até pouco tempo atrás os astrônomos se perguntavam: "planetas podem ter duas estrelas mães?" Inicialmente acreditava-se que seria bem complicado para um planeta existir ao redor de duas estrelas, isso porque, dependendo da separação entre elas existe uma grande região de instabilidade orbital que não permite a formação de corpos como os exoplanetas. No entanto, graças à missão Kepler da NASA, hoje sabemos que planetas existem sim ao redor de duas estrelas. Entretanto, todos os sistemas descobertos até então, são compostos por estrelas vivas, aquelas que ainda queimam o hidrogênio no seu núcleo. Desta forma, uma questão foi levantada nos últimos anos: Os exoplanetas sobreviveriam às fases eruptivas da evolução das suas estrelas mães?

Para responder essa pergunta os astrônomos têm apontado seus telescópios para buscar por planetas em sistemas de duas estrelas mais velhas, onde uma das duas já está morta. Desde 2009, alguns sistemas foram propostos como possíveis candidatos a hospedar exoplanetas. Para esses sistemas, os planetas foram evidenciados com base em uma técnica conhecida como variação do instante do eclipse. De uma maneira bem simples, em um sistema de duas estrelas isoladas, se uma passa na frente da outra e vice-versa, os eclipses ocorrerão sempre após um tempo bem determinado, chamado de período orbital. No entanto, se ao redor das estrelas estiver um planeta, os eclipses acontecerão com atrasos e avanços seguindo uma variação periódica.

Por outro lado, mesmo identificando essas variações periódicas, não se concretiza a detecção do planeta, isso porque existe uma outra explicação para tais variações. Essa explicação se baseia no ciclo de atividade magnética. Por exemplo, assim como o nosso Sol apresenta variação de sua atividade magnética, como é bem conhecida devido à variação das manchas solares, com período ao redor de 11 anos, as outras estrelas também devem passar por isso. E é essa variação da atividade magnética que também gera uma variação aparente do período orbital num sistema de duas estrelas próximas.

Pela primeira vez, uma equipe de 9 astrônomos brasileiros liderada pelo Dr. Leonardo A. Almeida do Departamento de Física Teórica e Experimental da Universidade Federal do Rio grande do Norte, mostrou que a variação no período orbital de uma binária evoluída observada pelo satélite Kepler (nomeada de KIC 10544976) não pode ser explicada pela atividade magnética. Dessa forma, a solução mais plausível é a presença de um planeta gigante com massa próxima a 13 massas de Júpiter. O artigo com os resultados foi publicado na conceituada revista americana The Astronomical Journal (http://iopscience-iop-org-443.webvpn.jxust.edu.cn/article/10.3847/1538-3881/ab0963).

"Esse sistema que foi observado pelo satélite Kepler por quase 4 anos é único, pois nenhum outro sistema similar possui dados suficientes para calcular a variação do período orbital e o ciclo de atividade magnética da estrela viva do sistema. Essa descoberta coloca luz sobre o problema da degenerescência das possíveis explicações para a variação do período orbital de sistemas binários evoluídos e levanta importantes questionamentos sobre se a formação dos exoplanetas nesse ambiente seria de primeira ou de segunda geração" explica Dr. Almeida.

De acordo com a evolução das estrelas em sistemas binários, a formação dos planetas pode ocorrer quando suas estrelas mães estão se formando, chamados de planetas de primeira geração, como também após a morte de uma delas, conhecidos como planetas de segunda geração. Esses últimos planetas são formados a partir do gás ejetado durante a morte de uma de suas mães.

"A detecção direta do planeta ao redor desse sistema, bem como distinguir entre as duas possíveis gerações são tarefas que vão puxar a tecnologia atual ao seu limite e além. A nova geração dos telescópios gigantes que estão sendo construídos com espelhos primários maiores que 20 metros de diâmetro e que estão planejados para começar a operar na próxima década, permitirá avançar nessa área e trazer importantes respostas sobre a formação, evolução e possibilidade de vida nesses ambientes exóticos", comenta o segundo autor do artigo, o doutorando Leandro de Almeida.

“Essa descoberta abre uma importante janela no estudo sobre a exoplanetologia. A possibilidade de um sistema de estrelas abrigar gerações diferentes de planetas sai dos livros de ficção científica para fazer parte da realidade” destaca Dr. Almeida.

Contatos:

Leonardo A. Almeida

leonardodealmeida.andrade@gmail.com

(012) 98151-6270

Leandro de Almeida

monolipo.physics@gmail.com