Um exoplaneta gigante gasoso com a densidade de um marshmallow foi detectado em órbita em torno de uma estrela anã vermelha fria por um conjunto de instrumentos, incluindo o instrumento de velocidade radial NEID no telescópio WIYN de 3,5 metros no Observatório Nacional Kitt Peak, um programa de NOIRLab da NSF. O planeta, chamado TOI-3757 b, é o planeta gigante gasoso mais fofo já descoberto em torno desse tipo de estrela.
Astrônomos usando o telescópio WIYN de 3,5 metros no Observatório Nacional Kitt Peak no Arizona, um programa do NOIRLab da NSF, observaram um planeta incomum semelhante a Júpiter em órbita em torno de uma estrela anã vermelha fria. Localizado a aproximadamente 580 anos-luz da Terra na constelação de Auriga, o Cocheiro, este planeta, identificado como TOI-3757 b, é o planeta de menor densidade já detectado em torno de uma estrela anã vermelha e estima-se que tenha uma densidade média semelhante a essa. de um marshmallow.
As estrelas anãs vermelhas são os membros menores e mais fracos das chamadas estrelas da sequência principal – estrelas que convertem hidrogênio em hélio em seus núcleos a uma taxa constante. Embora “legais” em comparação com estrelas como o nosso sol, as estrelas anãs vermelhas podem ser extremamente ativas e entrar em erupção com explosões poderosas capazes de retirar um planeta de sua atmosfera, tornando este sistema estelar um local aparentemente inóspito para formar um planeta tão diáfano.
“Planetas gigantes em torno de estrelas anãs vermelhas têm sido tradicionalmente considerados difíceis de formar”, diz Shubham Kanodia, pesquisador da Carnegie Institution for Science’s Earth and Planets Laboratory e primeiro autor de um artigo publicado no The Astrophysical Journal. “Até agora, isso só foi analisado com pequenas amostras de pesquisas Doppler, que normalmente encontraram planetas gigantes mais distantes dessas estrelas anãs vermelhas. uma forma robusta.”
Ainda existem mistérios inexplicáveis em torno do TOI-3757 b, sendo o maior deles como um planeta gigante gasoso pode se formar em torno de uma estrela anã vermelha e, especialmente, um planeta de baixa densidade. A equipe de Kanodia, no entanto, acha que pode ter uma solução para esse mistério.
Eles propõem que a densidade extra baixa do TOI-3757 b pode ser o resultado de dois fatores. A primeira diz respeito ao núcleo rochoso do planeta; Acredita-se que os gigantes gasosos comecem como núcleos rochosos maciços com cerca de dez vezes a massa da Terra, ponto em que rapidamente puxam grandes quantidades de gás vizinho para formar os gigantes gasosos que vemos hoje. A estrela do TOI-3757b tem uma menor abundância de elementos pesados em comparação com outras anãs M com gigantes gasosos, e isso pode ter resultado na formação do núcleo rochoso mais lentamente, atrasando o início da acreção de gás e, portanto, afetando a densidade geral do planeta.
O segundo fator pode ser a órbita do planeta, que se pensa ser ligeiramente elíptica. Há momentos em que ele se aproxima de sua estrela do que em outros momentos, resultando em um aquecimento excessivo substancial que pode fazer com que a atmosfera do planeta inche.
O planeta foi inicialmente detectado pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA. A equipe de Kanodia então fez observações de acompanhamento usando instrumentos terrestres, incluindo NEID e NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), ambos alojados no Telescópio WIYN de 3,5 metros; o localizador de planetas de zona habitável (HPF) no telescópio Hobby-Eberly; e o Observatório Red Buttes (RBO) em Wyoming.
O TESS pesquisou a travessia deste planeta TOI-3757 b na frente de sua estrela, o que permitiu aos astrônomos calcular o diâmetro do planeta em cerca de 150.000 quilômetros (100.000 milhas) ou um pouco maior que o de Júpiter. O planeta termina uma órbita completa em torno de sua estrela hospedeira em apenas 3,5 dias, 25 vezes menos que o planeta mais próximo do nosso sistema solar – Mercúrio – que leva cerca de 88 dias para fazê-lo.
Os astrônomos então usaram NEID e HPF para medir o movimento aparente da estrela ao longo da linha de visão, também conhecida como velocidade radial. Essas medições forneceram a massa do planeta, que foi calculada em cerca de um quarto da massa de Júpiter, ou cerca de 85 vezes a massa da Terra. Conhecer o tamanho e a massa permitiu que a equipe de Kanodia calculasse a densidade média do TOI-3757 b como sendo 0,27 gramas por centímetro cúbico (cerca de 17 gramas por pés cúbicos), o que o tornaria menos da metade da densidade de Saturno (o planeta de menor densidade no sistema solar), cerca de um quarto da densidade da água (o que significa que flutuaria se colocada em uma banheira gigante cheia de água), ou de fato, semelhante em densidade a um marshmallow.
“Potenciais observações futuras da atmosfera deste planeta usando o novo Telescópio Espacial James Webb da NASA podem ajudar a esclarecer sua natureza inchada”, diz Jessica Libby-Roberts, pesquisadora de pós-doutorado na Pennsylvania State University e a segunda autora deste artigo.
“Encontrar mais sistemas desse tipo com planetas gigantes – que já foram teorizados como extremamente raros em torno de anãs vermelhas – faz parte do nosso objetivo de entender como os planetas se formam”, diz Kanodia.
A descoberta destaca a importância do NEID em sua capacidade de confirmar alguns dos exoplanetas candidatos atualmente sendo descobertos pela missão TESS da NASA, fornecendo alvos importantes para o novo Telescópio Espacial James Webb (JWST) acompanhar e começar a caracterizar suas atmosferas. Isso, por sua vez, informará aos astrônomos do que os planetas são feitos e como eles se formaram e, para mundos rochosos potencialmente habitáveis, se eles podem suportar vida.
Publicado em 22/10/2022 17h18
Artigo original: