Uma equipe de astrônomos liderada por Shubham Kanodia, da Carnegie, descobriu um sistema planetário incomum no qual um grande planeta gigante gasoso orbita uma pequena estrela anã vermelha chamada TOI-5205. Suas descobertas, publicadas no The Astronomical Journal, desafiam ideias antigas sobre a formação de planetas.
Menores e mais frias que o nosso Sol, as anãs M são as estrelas mais comuns em nossa galáxia, a Via Láctea. Devido ao seu pequeno tamanho, essas estrelas tendem a ser cerca de metade da temperatura do Sol e muito mais avermelhadas. Eles têm luminosidades muito baixas, mas uma vida útil extremamente longa. Embora as anãs vermelhas hospedem mais planetas, em média, do que outros tipos de estrelas mais massivas, suas histórias de formação as tornam candidatas improváveis para hospedar gigantes gasosos.
O planeta recém-descoberto – TOI 5205b – foi identificado pela primeira vez como um potencial candidato pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA. A equipe de Kanodia, que incluía Anjali Piette de Carnegie, Alan Boss, Johanna Teske e John Chambers, confirmou sua natureza planetária e a caracterizou usando uma variedade de instrumentos e instalações terrestres.
“A estrela hospedeira, TOI-5205, tem apenas cerca de quatro vezes o tamanho de Júpiter, mas de alguma forma conseguiu formar um planeta do tamanho de Júpiter, o que é bastante surpreendente!” exclamou Kanodia, especialista em estudar essas estrelas, que compreendem quase três quartos de nossa galáxia, mas ainda não podem ser vistas a olho nu.
Um pequeno número de gigantes gasosos foi descoberto orbitando estrelas anãs M mais velhas. Mas até agora nenhum gigante gasoso foi encontrado em um sistema planetário em torno de uma anã M de baixa massa como TOI-5205. Para entender a comparação de tamanho aqui, um planeta semelhante a Júpiter orbitando uma estrela semelhante ao Sol pode ser comparado a uma ervilha girando em torno de uma toranja; para TOI-5205b, porque a estrela hospedeira é muito menor, é mais como uma ervilha rodeando um limão. De fato, quando o TOI 5205b, com a massa de Júpiter, cruza na frente de seu hospedeiro, ele bloqueia cerca de sete por cento de sua luz – um dos maiores trânsitos de exoplanetas conhecidos.
Os planetas nascem no disco rotativo de gás e poeira que envolve estrelas jovens. A teoria mais comumente usada da formação de planetas gasosos requer cerca de 10 massas terrestres desse material rochoso para se acumular e formar um núcleo rochoso maciço, após o qual ele varre rapidamente grandes quantidades de gás das regiões vizinhas do disco para formar o planeta gigante que conhecemos. ver hoje.
O prazo em que isso acontece é crucial.
“A existência de TOI-5205b amplia o que sabemos sobre os discos nos quais esses planetas nascem”, explicou Kanodia. “No começo, se não houver material rochoso suficiente no disco para formar o núcleo inicial, não se pode formar um planeta gigante gasoso. E, no final, se o disco evaporar antes que o núcleo maciço seja formado, não se pode formar um planeta gigante gasoso. E, no entanto, o TOI-5205b se formou apesar dessas grades de proteção. Com base em nossa compreensão nominal atual da formação do planeta, o TOI-5205b não deveria existir; é um planeta “proibido”.
A equipe demonstrou que a grande profundidade de trânsito do planeta o torna extremamente propício para futuras observações com o recém-lançado James Webb, que pode lançar alguma luz sobre sua atmosfera e oferecer algumas pistas adicionais sobre o mistério de sua formação.
A pesquisa de acompanhamento do TESS foi conduzida usando o Habitable-zone Planet Finder (HPF; Texas, EUA) e o espectrógrafo de baixa resolução (LRS2; Texas, EUA) no Hobby Eberly Telescope de 10 m, a câmera ARCTIC no telescópio de 3,5 m Apache Point Observatory (APO; Novo México, EUA), o NN-Explore Exoplanet Stellar Speckle Imager (NESSI, Arizona, EUA) no telescópio WIYN de 3,5 m, o Observatório Red Buttes de 0,6 m (RBO, Wyoming, EUA), e o Telescópio Trezentos Milímetros de 0,3 m (TMMT, Chile).
Outros membros da equipe de pesquisa foram: Suvrath Mahadevan, da Penn State University, Jessica Libby-Roberts, Caleb Cañas (também do Goddard Space Flight Center da NASA), Andrea Lin, Arvind Gupta, Luke Powers e Lawrence Ramsey; Gudmundur Stefansson, da Universidade de Princeton; Greg Zeimann e William Cochran, da Universidade do Texas Austin; Andrew Monson e Chad Bender, da Universidade do Arizona; Paul Robertson, da UC Irvine; Joe Ninan, do Tata Institute of Fundamental Research; Scott Diddams, da Universidade do Colorado Boulder; Samuel Halverson, do Laboratório de Propulsão a Jato; Suzanne Hawley, da Universidade de Washington; Henry Kobulnicky, Brock Parker e Tera Swaby, da Universidade de Wyoming; Andrew Metcalf, do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea; Arpita Roy, do Space Telescope Science Institute (também da Johns Hopkins University); Christian Schwab, da Macquarie University; Ryan Terrien, do Carleton College; e John Wisniewski da Universidade George Mason.
Publicado em 27/02/2023 08h36
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