doi.org/10.1038/s41586-024-07688-3
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#Exoplaneta
A órbita alongada e retrógrada de um exoplaneta contém pistas sobre a história da formação e as trajetórias futuras de gigantes gasosos de alta massa
A órbita alongada e retrógrada de um exoplaneta contém pistas sobre a história da formação e trajetórias futuras de gigantes gasosos de alta massa.
Astrônomos observaram um exoplaneta com uma órbita altamente excêntrica e retrógrada usando o telescópio WIYN. Este exoplaneta, chamado TIC 241249530 b, pode avançar significativamente nossa compreensão da formação e migração de Júpiteres quentes, que são tipicamente gigantes gasosos maiores que migram para órbitas muito próximas ao redor de suas estrelas.
Descoberta de um exoplaneta com órbita extrema:
Usando o telescópio WIYN de 3,5 metros no Observatório Nacional Kitt Peak da National Science Foundation dos EUA, um programa do NSF NOIRLab, astrônomos descobriram a órbita extrema de um exoplaneta que está a caminho de se tornar um Júpiter quente. Este exoplaneta não só segue uma das órbitas mais drasticamente estendidas de todos os exoplanetas em trânsito conhecidos, mas também orbita sua estrela para trás, dando uma visão sobre o mistério de como os Júpiteres quentes evoluem.
Atualmente, há mais de 5.600 exoplanetas confirmados em pouco mais de 4.000 sistemas estelares. Dentro dessa população, cerca de 300-500 exoplanetas se enquadram na curiosa classe conhecida como Júpiteres quentes, grandes exoplanetas semelhantes a Júpiter que orbitam muito perto de sua estrela, alguns até tão perto quanto Mercúrio está do nosso Sol. Como os Júpiteres quentes acabam em órbitas tão próximas é um mistério, mas os astrônomos postulam que eles começam em órbitas distantes de sua estrela e então migram para dentro ao longo do tempo. Os estágios iniciais desse processo raramente foram observados, mas com esta nova análise de um exoplaneta com uma órbita incomum, os astrônomos estão um passo mais perto de desvendar o mistério do Júpiter quente.
https://youtu.be/Uld93haxJ5E
Técnicas e descobertas observacionais avançadas
A descoberta deste exoplaneta, chamado TIC 241249530 b, teve origem na detecção pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA em janeiro de 2020 de uma queda no brilho de uma estrela consistente com um único planeta do tamanho de Júpiter passando na frente dela ou em trânsito. Para confirmar a natureza dessas flutuações e eliminar outras causas possíveis, uma equipe de astrônomos usou dois instrumentos no Telescópio WIYN de 3,5 metros no Observatório Nacional Kitt Peak da National Science Foundation dos EUA (KPNO), um programa do NSF NOIRLab.
A equipe utilizou primeiro o NN-EXPLORE Exoplanet and Stellar Speckle Imager (NESSI) financiado pela NASA em uma técnica que ajuda a u2018congelar’ o cintilar atmosférico e eliminar quaisquer fontes estranhas que possam confundir a fonte do sinal. Então, usando o espectrógrafo NEID financiado pela NASA, a equipe mediu a velocidade radial do TIC 241249530 b observando cuidadosamente como o espectro de sua estrela hospedeira, ou comprimentos de onda de sua luz emitida, mudava como resultado do exoplaneta orbitando-o.
Arvind Gupta, pesquisador de pós-doutorado do NOIRLab e autor principal do artigo publicado na Nature, elogiou o NESSI e o NEID como sendo essenciais para os esforços da equipe para caracterizar e confirmar o sinal do exoplaneta. O NESSI nos deu uma visão mais nítida da estrela do que seria possível de outra forma, e o NEID mediu precisamente o espectro da estrela para detectar mudanças em resposta ao exoplaneta em órbita, – explicou Gupta. Gupta notou particularmente a flexibilidade única da estrutura de agendamento de observação do NEID, pois permite uma rápida adaptação do plano de observação da equipe em resposta a novos dados.
O telescópio WIYN está desempenhando um papel crucial em nos ajudar a entender por que os planetas encontrados em outros sistemas solares podem ser tão diferentes de sistema para sistema, – disse Chris Davis da NSF, diretor do programa NSF NOIRLab. A colaboração entre a NSF e a NASA no programa NN-EXPLORE continua a produzir resultados impressionantes na pesquisa de exoplanetas. –
Esta animação mostra a órbita do exoplaneta semelhante a Júpiter recentemente descoberto, chamado TIC 241249530 b, mostrado em comparação com as órbitas de Mercúrio e da Terra em nosso próprio Sistema Solar. O TIC 241249530 b segue uma das órbitas mais estendidas de qualquer exoplaneta em trânsito conhecido e também orbita sua estrela hospedeira para trás, ou seja, na direção oposta à rotação da estrela. Se este planeta fizesse parte do nosso Sistema Solar, sua órbita se estenderia de sua aproximação mais próxima dez vezes mais perto do Sol do que Mercúrio até sua extensão mais distante na distância da Terra. Esta órbita extrema faria com que as temperaturas no planeta variassem entre a de um dia de verão e quente o suficiente para derreter titânio. Crédito: NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor
Implicações das órbitas excêntricas e retrógradas
A análise detalhada do espectro confirmou que o exoplaneta é aproximadamente cinco vezes mais massivo que Júpiter. O espectro também revelou que o exoplaneta está orbitando ao longo de um caminho extremamente excêntrico, ou esticado. A excentricidade da órbita de um planeta é medida em uma escala de 0 a 1, com 0 sendo uma órbita perfeitamente circular e 1 sendo altamente elíptica. Este exoplaneta tem uma excentricidade orbital de 0,94, tornando-o mais excêntrico do que a órbita de qualquer outro exoplaneta já encontrado pelo método de trânsito. Para comparação, a órbita altamente elíptica de Plutão ao redor do Sol tem uma excentricidade de 0,25; a excentricidade da Terra é 0,02.
Se este planeta fosse parte do nosso Sistema Solar, sua órbita se estenderia de sua aproximação mais próxima dez vezes mais perto do Sol do que Mercúrio até sua extensão mais distante na distância da Terra. Essa órbita extrema faria com que as temperaturas no planeta variassem entre a de um dia de verão e altas o suficiente para derreter titânio.
Para aumentar a natureza incomum da órbita do exoplaneta, a equipe também descobriu que ele está orbitando para trás, ou seja, em uma direção oposta à rotação de sua estrela hospedeira. Isso não é algo que os astrônomos veem na maioria dos outros exoplanetas, nem em nosso próprio Sistema Solar, e ajuda a informar a interpretação da equipe sobre o histórico de formação do exoplaneta.
As características orbitais únicas do exoplaneta também sugerem sua trajetória futura. Espera-se que sua órbita inicial altamente excêntrica e a aproximação extremamente próxima de sua estrela hospedeira “circularizem” a órbita do planeta, já que as forças de maré no planeta sugam energia da órbita e fazem com que ela encolha e se circularize gradualmente. Descobrir este exoplaneta antes que essa migração ocorra é valioso, pois fornece uma visão crucial sobre como os Júpiteres quentes se formam, se estabilizam e evoluem ao longo do tempo.
Embora não possamos exatamente apertar o botão de retroceder e assistir ao processo de migração planetária em tempo real, este exoplaneta serve como uma espécie de instantâneo do processo de migração,- disse Gupta. Planetas como este são incrivelmente raros e difíceis de encontrar, e esperamos que ele possa nos ajudar a desvendar a história da formação do Júpiter quente.-
Perspectivas futuras e direções de pesquisa
“Estamos especialmente interessados “”no que podemos aprender sobre a dinâmica da atmosfera deste planeta depois que ele faz uma de suas passagens escaldantes até sua estrela,” disse Jason Wright, professor de astronomia e astrofísica da Penn State que supervisionou o projeto enquanto Gupta era um aluno de doutorado na universidade. “Telescópios como o Telescópio Espacial James Webb da NASA têm a sensibilidade para sondar as mudanças na atmosfera do exoplaneta recém-descoberto à medida que ele sofre aquecimento rápido, então ainda há muito mais para a equipe aprender sobre o exoplaneta.”
TIC 241249530 b é apenas o segundo exoplaneta já descoberto a demonstrar a fase de pré-migração de Júpiter quente. Juntos, esses dois exemplos afirmam observacionalmente a ideia de que gigantes gasosos de maior massa evoluem para se tornarem Júpiteres quentes à medida que migram de órbitas altamente excêntricas para órbitas mais estreitas e circulares.
Os astrônomos têm procurado exoplanetas que provavelmente sejam precursores de Júpiteres quentes, ou que sejam produtos intermediários do processo de migração, por mais de duas décadas, então fiquei muito surpreso e animado em encontrar um,- disse Gupta. É exatamente o que eu esperava encontrar.-
Notas
Um exoplaneta foi encontrado com uma excentricidade maior. HD 20782 b tem uma excentricidade de 0,956, mas não está em trânsito, portanto, a orientação de sua órbita em comparação com sua estrela hospedeira não pode ser determinada. Isso enfatiza a importância da descoberta de TIC 241249530 b, cujas características orbitais puderam ser determinadas graças ao trânsito de sua estrela.
Publicado em 06/08/2024 23h07
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