Planetas do tamanho de Júpiter que orbitam perto de suas estrelas exageraram idéias sobre como se formam planetas gigantes. Encontrar jovens membros dessa classe planetária poderia ajudar a responder às principais perguntas.
Durante a maior parte da história humana, nossa compreensão de como os planetas se formam e evoluem foi baseada nos oito (ou nove) planetas em nosso sistema solar. Mas, nos últimos 25 anos, a descoberta de mais de 4.000 exoplanetas, ou planetas fora do sistema solar, mudou tudo isso.
Entre o mais intrigante desses mundos distantes está uma classe de exoplanetas chamados Júpiteres Quentes. De tamanho semelhante a Júpiter, esses planetas dominados por gás orbitam extremamente perto de suas estrelas-mãe, circulando-as em apenas 18 horas. Não temos nada parecido com isso em nosso próprio sistema solar, onde os planetas mais próximos do Sol são rochosos e orbitam muito mais longe. As perguntas sobre Júpiteres quentes são tão grandes quanto os próprios planetas: eles se formam perto de suas estrelas ou mais longe antes de migrar para dentro? E se esses gigantes migrarem, o que isso revelaria sobre a história dos planetas em nosso próprio sistema solar?
Para responder a essas perguntas, os cientistas precisarão observar muitos desses gigantes quentes muito cedo em sua formação. Agora, um novo estudo no Astronomical Journal relata a detecção do exoplaneta HIP 67522 b, que parece ser o Júpiter quente mais jovem já encontrado. Ela orbita uma estrela bem estudada com cerca de 17 milhões de anos, o que significa que o Júpiter quente provavelmente é apenas alguns milhões de anos mais novo, enquanto os Júpiteres quentes mais conhecidos têm mais de um bilhão de anos. O planeta leva cerca de sete dias para orbitar sua estrela, que tem uma massa semelhante à do Sol. Localizado a apenas 490 anos-luz da Terra, o HIP 67522 b é cerca de 10 vezes o diâmetro da Terra, ou próximo ao de Júpiter. Seu tamanho indica fortemente que é um planeta dominado por gás.
O HIP 67522 b foi identificado como candidato ao planeta pelo Transess Exoplanet Survey Satllite (TESS) da NASA, que detecta planetas pelo método de trânsito: os cientistas procuram pequenos desvios no brilho de uma estrela, indicando que um planeta em órbita passou entre o observador e a estrela. Mas estrelas jovens tendem a ter muitas manchas escuras em suas superfícies – manchas de estrelas, também chamadas manchas solares quando aparecem no Sol – que podem parecer semelhantes a planetas em trânsito. Assim, os cientistas usaram dados do observatório de infravermelho recém-aposentado da NASA, o Telescópio Espacial Spitzer, para confirmar que o sinal de trânsito era de um planeta e não de uma estrela. (Outros métodos de detecção de exoplanetas deram dicas sobre a presença de Júpiteres quentes ainda mais jovens, mas nenhum foi confirmado.)
A descoberta oferece esperança de encontrar mais jovens Júpiteres quentes e aprender mais sobre como os planetas se formam em todo o universo – mesmo aqui em casa.
“Podemos aprender muito sobre nosso sistema solar e sua história estudando os planetas e outras coisas que orbitam o Sol”, disse Aaron Rizzutto, cientista de exoplanetas da Universidade do Texas em Austin, que liderou o estudo. “Mas nunca saberemos o quão único ou comum é o nosso sistema solar, a menos que procuremos exoplanetas. Os cientistas do Exoplanet estão descobrindo como nosso sistema solar se encaixa na imagem maior da formação de planetas no universo”.
Gigantes em migração?
Existem três hipóteses principais de como Júpiteres quentes ficam tão próximos de suas estrelas-mãe. Uma é que elas simplesmente se formam ali e permanecem paradas. Mas é difícil imaginar planetas se formando em um ambiente tão intenso. Não apenas o calor escaldante vaporizaria a maioria dos materiais, mas as estrelas jovens frequentemente irrompem com explosões maciças e ventos estelares, potencialmente dispersando quaisquer planetas recém-emergentes.
Parece mais provável que os gigantes gasosos se desenvolvam mais longe de sua estrela-mãe, passando por um limite chamado linha de neve, onde é frio o suficiente para formar gelo e outros materiais sólidos. Os planetas semelhantes a Júpiter são compostos quase inteiramente de gás, mas contêm núcleos sólidos. Seria mais fácil formar esses núcleos além da linha de neve, onde materiais congelados poderiam se unir como uma bola de neve em crescimento.
As outras duas hipóteses assumem que esse é o caso, e que Júpiteres quentes vagam mais perto de suas estrelas. Mas qual seria a causa e o momento da migração?
Uma idéia postula que Júpiteres quentes começam sua jornada no início da história do sistema planetário, enquanto a estrela ainda está cercada pelo disco de gás e poeira do qual ele e o planeta se formaram. Nesse cenário, a gravidade do disco interagindo com a massa do planeta pode interromper a órbita do gigante gasoso e fazer com que ele migre para dentro.
A terceira hipótese sustenta que Júpiteres quentes se aproximam mais tarde de sua estrela, quando a gravidade de outros planetas ao redor da estrela pode conduzir a migração. O fato de o HIP 67522 b já estar tão próximo de sua estrela tão cedo após sua formação indica que essa terceira hipótese provavelmente não se aplica neste caso. Mas um jovem Júpiter não é suficiente para resolver o debate sobre como eles se formam.
“Os cientistas gostariam de saber se existe um mecanismo dominante que forma a maioria dos Júpiteres quentes”, disse Yasuhiro Hasegawa, astrofísico especializado em formação de planetas no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, que não participou do estudo. “Na comunidade, no momento, não há um consenso claro sobre qual hipótese de formação é mais importante para reproduzir a população que observamos. A descoberta desse jovem Júpiter quente é emocionante, mas é apenas uma dica para a resposta. Para resolver o mistério, precisaremos de mais “.
O TESS é uma missão do NASA Astrophysics Explorer liderada e operada pelo MIT em Cambridge, Massachusetts, e gerenciada pelo Goddard Space Flight Center da NASA. Parceiros adicionais incluem Northrop Grumman, com sede em Falls Church, Virginia; O Ames Research Center da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia; o Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics em Cambridge, Massachusetts; Laboratório Lincoln do MIT; e o Instituto de Ciências do Telescópio Espacial, em Baltimore. Mais de uma dúzia de universidades, institutos de pesquisa e observatórios em todo o mundo são participantes da missão.
O Telescópio Espacial Spitzer da NASA foi retirado em 30 de janeiro de 2020. Os dados científicos continuam a ser analisados pela comunidade científica através do arquivo de dados Spitzer, localizado no Infrared Science Archive, alojado no IPAC em Caltech, em Pasadena, Califórnia. O JPL gerenciava as operações da missão Spitzer para a Diretoria de Missões Científicas da NASA em Washington. As operações científicas foram conduzidas no Spitzer Science Center do IPAC em Caltech. As operações das naves espaciais foram baseadas no Lockheed Martin Space, em Littleton, Colorado. Caltech gerencia o JPL para a NASA.
Publicado em 24/06/2020 11h28
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