A maioria dos exoplanetas que confirmamos até agora nunca foi vista diretamente. Confirmamos sua presença por meios indiretos, como o efeito que eles têm em sua estrela hospedeira. Mas agora, os astrônomos revelaram imagens de um exoplaneta encontrado indiretamente.
Não é apenas um feito impressionante de habilidades e tecnologia. A combinação de métodos nos deu um excelente kit de ferramentas para medir um exoplaneta. Pela primeira vez, os astrônomos mediram o brilho e a massa de um exoplaneta – o que nos deu uma nova investigação sobre como os planetas se formam.
O exoplaneta é Beta Pictoris c (? Pic c), um gigante gasoso orbitando a estrela – você adivinhou – Beta Pictoris, a apenas 63 anos-luz de distância. É uma estrela muito jovem e muito brilhante, com cerca de 23 milhões de anos; como tal, ainda está cercado por muitos detritos empoeirados e seus exoplanetas – confirmamos dois até agora – são apenas bebês, com cerca de 18,5 milhões de anos.
? Pic c é o segundo desses planetas, e foi descoberto usando o método da velocidade radial. As estrelas, você vê, não ficam paradas enquanto os planetas giram em torno delas; os dois corpos exercem uma atração gravitacional um sobre o outro e a órbita gira em torno de um centro de gravidade mútuo.
Então, se você olhar para uma estrela e puder vê-la balançando um pouco no lugar – sua luz se alongando em comprimentos de onda mais vermelhos, ou se deslocando para o vermelho, conforme ela se afasta, e encurtando para comprimentos de onda mais azuis, ou mudando para o azul, conforme se aproxima, que muitas vezes significa que está sendo puxado por um exoplaneta. Quanto maior o exoplaneta, maior o puxão gravitacional que exerce sobre a estrela.
Beta Pictoris b (? Pic b), um gigante gasoso com até 13 vezes a massa de Júpiter, foi descoberto em 2008 por imagem direta. Então, esperava-se que a estrela oscilar.
Mas, enquanto estudava os dados observacionais obtidos nos 16 anos anteriores, uma oscilação observada pela astrônoma Anne-Marie Lagrange do Observatório de Grenoble na França e seus colegas era inconsistente com ? Pic b. Em vez disso, parecia ser um segundo exoplaneta não detectado anteriormente.
Eles revelaram seu exoplaneta recém-descoberto – ? Pic c – no ano passado.
Entre na colaboração ExoGRAVITY, um projeto que usa o instrumento GRAVITY no Very Large Telescope Interferometer para obter imagens de exoplanetas diretamente. A equipe do ExoGRAVITY achou que o ? Pic c seria um excelente candidato para imagem direta.
Eles estavam procurando por um exoplaneta com um bom conjunto de dados de velocidade radial e, como o irmão de ? Pic c já havia sido fotografado diretamente, parecia uma boa aposta.
Muito poucos exoplanetas podem ser visualizados diretamente com nossa tecnologia atual. Eles precisam estar suficientemente distantes de sua estrela; caso contrário, eles desaparecem no brilho. Nossos métodos de detecção de exoplanetas mais confiáveis funcionam melhor em estrelas muito próximas. E é útil se o exoplaneta for muito jovem, uma vez que tais planetas ainda são quentes o suficiente para emitir radiação térmica.
No final das contas, ? Pic c era perfeito. Esses anos de dados oscilantes forneceram um excelente perfil do movimento do exoplaneta; a equipe ExoGRAVITY, liderada pelo astrônomo Mathias Nowak, da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, foi capaz de localizar o local e obter imagens diretas. Esse trabalho agora levou a um conjunto de dados de exoplanetas como nunca tivemos antes.
Os dados de velocidade radial foram usados para calcular a massa e a órbita do exoplaneta; ele tem uma freqüência de cerca de 8,2 vezes a massa de Júpiter e orbita a estrela em 2,7 unidades astronômicas, com um período orbital de 3,4 anos. Até agora, tudo normal.
Mas as imagens diretas revelaram uma surpresa – ? Pic c é surpreendentemente tênue, seis vezes mais tênue que seu irmão, embora os dois exoplanetas sejam de tamanho semelhante, sugerindo que é muito mais frio. O brilho do ? Pic c sugere que sua temperatura está em torno de 1.250 Kelvin, em comparação com 1.724 Kelvin para ? Pic b.
Esta pode ser uma pista de como o exoplaneta se formou: Em modelos, a temperatura de um exoplaneta bebê está relacionada ao seu método de formação.
No modelo de formação de instabilidade de disco, parte do disco protoplanetário de poeira e gás girando em torno da estrela recém-nascida colapsa diretamente em um gigante gasoso. Nesse modelo, o exoplaneta não tem núcleo sólido e se forma mais quente e brilhante.
No modelo de acreção do núcleo, pedaços de rocha no disco protoplanetário se unem, primeiro por meio de forças eletrostáticas, depois por meio da gravidade, formando um corpo cada vez maior, construindo um planeta de baixo para cima. O exoplaneta resultante tem um núcleo sólido e se forma mais frio e mais escuro.
Como o ? Pic c é menor e mais escuro do que o esperado e porque o modelo de instabilidade do disco requer que o exoplaneta se forme muito mais longe de sua estrela hospedeira do que o ? Pic c hoje, a equipe acredita que o exoplaneta se formou por meio do acréscimo do núcleo.
É um resultado fascinante, mas ainda há trabalho a ser feito. Não temos uma estimativa de massa confiável para ? Pic b – pode ser algo entre 9 e 13 vezes a massa de Júpiter. Ele está orbitando a estrela a uma distância maior do que ? Pic c, o que significa que não temos dados de oscilação suficientes para inferir sua massa. Como ele se formou será mais difícil de avaliar até que possamos restringir isso.
E há mais trabalho a ser feito na ? Figura c. O próximo passo será obter espectros detalhados da luz emitida pelo exoplaneta. A partir disso, os cientistas podem descobrir a composição atmosférica do planeta – uma técnica chave na busca por sinais de vida em outras partes da galáxia.
Publicado em 03/10/2020 16h10
Artigo original:
Estudo original:
- https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2020/10/aa38823-20/aa38823-20.html
- https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2020/10/aa39039-20/aa39039-20.html
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