doi.org/10.1126/science.abo0233
Credibilidade: 989
#Planeta
Imagine que você é um fazendeiro procurando ovos no galinheiro – mas em vez de um ovo de galinha, você encontra um ovo de avestruz, muito maior do que qualquer coisa que uma galinha possa botar.
Foi assim que a nossa equipe de astrônomos se sentiu quando descobrimos um planeta massivo, mais de 13 vezes mais pesado que a Terra, em torno de uma estrela vermelha fria e escura, nove vezes menos massiva que o Sol da Terra, no início deste ano.
A estrela menor, chamada estrela M, não só é menor que o Sol no sistema solar da Terra, mas também é 100 vezes menos luminosa. Tal estrela não deveria ter a quantidade necessária de material em seu disco de formação planetária para dar origem a um planeta tão massivo.
O Localizador de Planetas da Zona Habitável
Ao longo da última década, a nossa equipe projetou e construiu um novo instrumento na Penn State capaz de detetar a luz destas estrelas fracas e frias em comprimentos de onda além da sensibilidade do olho humano – no infravermelho próximo – onde essas estrelas frias emitem a maior parte da sua energia. sua luz.
Anexado ao Telescópio Hobby-Eberly de 10 metros no oeste do Texas, nosso instrumento, apelidado de Habitable Zone Planet Finder, pode medir a mudança sutil na velocidade de uma estrela à medida que um planeta a puxa gravitacionalmente. Esta técnica, chamada técnica de velocidade radial Doppler, é ótima para detectar exoplanetas.
“Exoplaneta” é uma combinação das palavras extrassolar e planeta, portanto o termo se aplica a qualquer corpo do tamanho de um planeta em órbita ao redor de uma estrela que não seja o Sol da Terra.
Há trinta anos, observações de velocidade radial Doppler permitiram a descoberta de 51 Pegasi b, o primeiro exoplaneta conhecido orbitando uma estrela semelhante ao Sol. Nas décadas seguintes, astrônomos como nós melhoraram esta técnica.
Estas medições cada vez mais precisas têm um objetivo importante: permitir a descoberta de planetas rochosos em zonas habitáveis, as regiões em torno das estrelas onde a água líquida pode ser sustentada na superfície planetária.
A técnica Doppler ainda não tem capacidade para descobrir planetas em zonas habitáveis com a massa da Terra em torno de estrelas do tamanho do Sol. Mas as estrelas M frias e escuras mostram uma assinatura Doppler maior para o mesmo planeta do tamanho da Terra.
A menor massa da estrela faz com que ela seja mais puxada pelo planeta em órbita. E a luminosidade mais baixa leva a uma zona habitável mais próxima e a uma órbita mais curta, o que também torna o planeta mais fácil de detectar.
Os planetas em torno dessas estrelas menores foram os planetas que nossa equipe projetou para descobrir o Habitable Zone Planet Finder. A nossa nova descoberta, publicada na revista Science, de um planeta massivo orbitando próximo da fria e fraca estrela M LHS 3154 – o ovo de avestruz no galinheiro – foi uma verdadeira surpresa.
LHS 3154b: O planeta que não deveria existir
Os planetas se formam em discos compostos de gás e poeira. Esses discos reúnem grãos de poeira que se transformam em seixos e eventualmente se combinam para formar um núcleo planetário sólido.
Uma vez formado o núcleo, o planeta pode atrair gravitacionalmente a poeira sólida, bem como os gases circundantes, como o hidrogênio e o hélio. Mas é preciso muita massa e materiais para fazer isso com sucesso. Esta forma de formar planetas é chamada de acreção central.
Uma estrela de massa tão baixa como LHS 3154, nove vezes menos massiva que o Sol, deveria ter um disco de formação planetária de massa correspondentemente baixa.
Um disco típico em torno de uma estrela de baixa massa simplesmente não deveria ter materiais sólidos ou massa suficientes para ser capaz de formar um núcleo pesado o suficiente para criar tal planeta.
A partir de simulações computacionais realizadas pela nossa equipe, concluímos que tal planeta precisa de um disco pelo menos 10 vezes mais massivo do que normalmente se supõe a partir de observações diretas de discos de formação planetária.
Uma teoria diferente sobre a formação de planetas, a instabilidade gravitacional – onde o gás e a poeira no disco sofrem um colapso direto para formar um planeta – também tem dificuldade em explicar a formação de tal planeta sem um disco muito massivo.
Planetas em torno das estrelas mais comuns
Estrelas M frias e fracas são as estrelas mais comuns em nossa galáxia. Na tradição dos quadrinhos da DC, o mundo natal do Superman, o planeta Krypton, orbitava uma estrela anã M.
Os astrônomos sabem, a partir de descobertas feitas com o Habitable Zone Planet Finder e outros instrumentos, que os planetas gigantes em órbitas próximas em torno das estrelas M mais massivas são pelo menos 10 vezes mais raros do que aqueles em torno de estrelas semelhantes ao Sol.
E não conhecemos nenhum planeta tão massivo em órbitas próximas em torno das estrelas M de menor massa – até a descoberta de LHS 3154b.
Compreender como os planetas se formam em torno dos nossos vizinhos mais frios ajudar-nos-á a compreender como os planetas se formam em geral e como os mundos rochosos em torno dos mais numerosos tipos de estrelas se formam e evoluem. Esta linha de investigação também poderá ajudar os astrônomos a compreender se as estrelas M são capazes de sustentar vida.
Publicado em 18/12/2023 09h18
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