Você já ouviu falar de LU Camelopardalis, QZ Serpentis, V1007 Herculis e BK Lyncis? Não, eles não são membros de uma boy band na Roma antiga. São Variáveis Cataclísmicas, estrelas binárias que estão tão próximas umas das outras que uma estrela extrai material de sua irmã. Isso faz com que o par varie muito em brilho.
Os planetas podem existir neste ambiente caótico? Podemos identificá-los? Um novo estudo responde sim a ambos.
Variáveis Cataclísmicas (CVs) sofrem grandes aumentos de brilho. Todas as estrelas variam em brilho em algum grau, até mesmo o nosso próprio sol. Mas o aumento do brilho dos CVs é muito mais pronunciado do que estrelas como o nosso Sol, e eles acontecem de forma irregular
Existem diferentes tipos de variáveis cataclísmicas: novas clássicas, novas anãs, algumas supernovas e outras. Todos os tipos compartilham a mesma mecânica básica. Um par de estrelas orbita de perto, e uma das estrelas é mais massiva que a outra. A mais massiva é chamada de estrela primária e extrai gás da estrela de menor massa, que os astrônomos chamam de estrela doadora.
A estrela primária em um CV é uma anã branca e a estrela doadora geralmente é uma anã vermelha. As estrelas anãs vermelhas são mais frias e menos massivas que as anãs brancas. Eles têm massas entre 0,07 e 0,30 massas solares e um raio de cerca de 20 por cento do Sol. As estrelas primárias anãs brancas têm uma massa típica de cerca de 0,75 massa solar, mas raios muito menores, aproximadamente os mesmos da Terra.
Quando a estrela primária extrai material da estrela doadora, o material forma um disco de acreção ao redor da estrela primária. O material no disco de acreção aquece e isso causa aumento da luminosidade. O aumento pode dominar a luz do par de estrelas.
Se houver um terceiro corpo escuro – um planeta – no sistema, sua gravidade pode afetar a transferência de material do doador para a estrela primária. Essas perturbações afetam o brilho do sistema, e isso está no centro do novo estudo.
Os autores do estudo mostram como os ambientes caóticos em torno dos CVs podem hospedar planetas e explicam como os astrônomos podem identificá-los. O estudo é “Testar a hipótese do terceiro corpo nas variáveis cataclísmicas LU Camelopardalis, QZ Serpentis, V1007 Herculis e BK Lyncis”. É publicado no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS). O autor principal é o Dr. Carlos Chavez, da Universidad Autónoma De Nuevo León, no México.
O material atraído para a estrela primária se reúne em um anel de acreção e aquece, criando maior luminosidade. Mas a transferência de material para o disco não é constante; ele sobe e desce enquanto as estrelas no CV orbitam umas às outras. Chavez e seus colegas examinaram quatro variáveis cataclísmicas em seu estudo: LU Camelopardalis, QZ Serpentis, V1007 Herculis e BK Lyncis.
Os quatro CVs exibem períodos fotométricos muito longos (VLPPs), que são períodos de luminosidade aprimorada que não estão de acordo com os períodos orbitais do binário.
Há um ponto entre as duas estrelas e o terceiro corpo chamado ponto L1, ou ponto Lagrangiano Um. É um ponto de equilíbrio gravitacional entre as estrelas. O ponto L1 é dinâmico e sua posição muda à medida que as estrelas se movem. O principal autor Chavez mostrou em um artigo anterior que um terceiro corpo, um planeta, pode causar oscilações no ponto L1.
À medida que o ponto L1 muda, a quantidade de material atraído para a estrela primária – a taxa de transferência de massa – muda. Uma mudança na taxa de transferência de massa cria uma mudança na luminosidade de todo o sistema de três corpos.
Ao medir as mudanças no brilho dos quatro CVs, os pesquisadores calcularam as distâncias e massas de potenciais terceiros corpos nos sistemas com base nas mudanças de brilho em cada sistema.
Seus cálculos mostram que as variações têm períodos muito mais longos do que os períodos orbitais das estrelas. Segundo a equipe, dois dos quatro CVs estudados têm “corpos semelhantes a planetas” orbitando-os.
“Nosso trabalho provou que um terceiro corpo pode perturbar uma variável cataclísmica de tal forma que pode induzir mudanças no brilho do sistema”, disse Chavez em um comunicado à imprensa. “Essas perturbações podem explicar tanto os longos períodos observados – entre 42 e 265 dias – quanto a amplitude dessas mudanças no brilho. Dos quatro sistemas que estudamos, nossas observações sugerem que dois dos quatro têm objetos de massa planetária em órbita ao redor deles.”
Esta não é a primeira vez que cientistas abordam CVs e tentam encontrar uma explicação para as variações na luminosidade.
Em 2017, uma equipe separada de pesquisadores publicou um artigo apresentando os quatro currículos e seus VLPPs. Eles sugeriram que os planetas eram a causa. Mas eles disseram que “… o plano orbital do terceiro corpo deve ser maior que 39,2 graus para que esse mecanismo seja eficaz em perturbar o binário interno de maneira eficaz”.
“Aqui exploramos uma nova possibilidade, a saber, que a perturbação secular por um terceiro objeto de baixa excentricidade e baixa inclinação explica o VLPP e também a mudança de magnitude observada nesses quatro CVs”, escreveram Chavez e seus coautores em seu artigo. Eles dizem que “um terceiro corpo em uma órbita plana quase circular próxima poderia produzir perturbações na excentricidade binária central”.
De acordo com Chavez, seu trabalho equivale a uma nova maneira de detectar exoplanetas. Os caçadores de planetas encontram a maioria dos exoplanetas usando o sistema de trânsito. À medida que um exoplaneta transita na frente de sua estrela, há uma queda detectável na luz das estrelas.
Embora eficaz – encontramos milhares de planetas dessa maneira – o método de trânsito tem limitações. Só funciona quando as coisas estão alinhadas corretamente. Temos que olhar de lado, por assim dizer, ou então o planeta não transita pela estrela do nosso ponto de vista, e não há queda na luz das estrelas.
Mas o método desenvolvido por Chavez e seus colegas não depende de trânsitos planetários. Baseia-se na mudança intrínseca na luminosidade que é observável de diferentes ângulos.
Publicado em 25/07/2022 18h17
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