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dez 12

HR 8799e: astrônomos do Keck capturam inédita imagem direta do quarto exoplaneta do sistema HR 8799

Imagens diretas do sistema exoplanetário da estrela HR 8799: HR 8799 b (5 vezes a massa de Júpiter), HR 8799 c e HR 8799 d (7 vezes a massa de Júpiter) e o novo planeta HR 8799 e. Créditos: NRC-HIA, Christian Marois, Observatório Keck / Physorg.com

Os astrônomos do observatório Keck no Havaí anunciaram a descoberta do quarto exoplaneta gigante, juntando-se aos outros três em órbita de uma estrela próxima. Este sistema nos trás dados que desafiam o nosso conhecimento atual das teorias da formação planetária. A estrela, jovem e circundada de poeira, é a HR 8799 que reside a 129 anos-luz de distância da Terra. HR 8799 foi desvendada pela primeira vez em 2008 quando os mesmos astrônomos do Keck apresentaram as primeiras imagens de um sistema planetário em órbita de uma estrela diferente do nosso Sol.

Agora, uma equipe de pesquisa (pertencente aos órgãos Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), National Research Council of Canada (NRC), University of California Los Angeles, (UCLA) e Lowell Observatory) descobriu um quarto exoplaneta no sistema HR 8799 com cerca de 7 vezes a massa de Júpiter, parecido com os outros três. Usando ópticas adaptativas de alto contraste e no espectro próximo do infravermelho, integradas ao telescópio Keck II no Hawaii, os astrônomos haviam fotografado o quarto exoplaneta (denominado HR 8799 e) em 2009 e agora em 2010 confirmaram a sua existência e órbita. Os resultados da pesquisa foram publicados na edição de 8 de dezembro de 2010 da revista Nature.

Na fronteira tecnológica…

“As imagens do novo exoplaneta interior do sistema é o ápice de 10 anos de inovações científicas e tecnológicas, conquistada a partir do consistente progresso na otimização de cada observação, passo a passo. Trata-se do desenvolvimento da técnicas de análise que propiciam a detecção de exoplanetas que orbitam cada vez mais perto de suas estrelas,” afirmou Christian Marois, antigo pós-doutorado do LLNL e agora no NRC, o autor principal do novo artigo.

Diagramas representam o sistema HR 8799 em comparação com o nosso próprio Sistema Solar. Á esquerda vemos os exoplanetas de HR 8799 e à direita Júpiter, Saturno, Urano e Netuno no nosso Sistema Solar, em escala. As observações infravermelhas feitas por telescópios espaciais mostram que HR 8799 tem um cinturão de asteróides, milhares de vezes mais denso que o nosso, gravitacionalmente esculpido pelos exoplanetas de HR 8799 e do mesmo modo que Júpiter formatou nosso cinturão de asteróides. Há também um cinturão de cometas exterior, parecido porém muito mais massivo que o nosso cinturão de Kuiper. Créditos: NRC-HIA, Christian Marois, Observatório Keck / Universe Today

HR 8799: uma versão ampliada do Sistema Solar

Para entendermos melhor as ordens de grandeza deste sistema, suponhamos que este planeta recém-descoberto estivesse localizado em órbita do nosso Sol. Aqui este mundo iria se residir entre Saturno e Urano. O sistema HR 8799, contudo, é uma versão bem jovem e ampliada do nosso Sistema Solar (veja nos diagrama acima), com aproximadamente 30 milhões de anos, um sistema ainda bebê se comparado com o nosso Sistema, que tem aproximadamente 4,6 bilhões de anos.

Embora o sistema lembre de alguma forma o nosso, olhando de outras perspectivas trata-se de uma sistema muito mais extremo pois a massa combinada dos quatro exoplanetas gigantes pode ser 20 vezes maior e os cinturões de asteróides e cometas são densos e turbulentos. De fato, os exoplanetas gigantes atraem-se gravitacionalmente, encontram-se em ressonância gravitacional e o sistema correr o risco de estar à beira da auto-destruição.

Exoplanetas ligados entre si em ressonância orbital!

Esta equipe de cientistas simulou milhões de anos de evolução deste sistema e demonstrou que para terem sobrevivido tanto tempo, os três exoplanetas interiores têm obrigatoriamente que orbitar tão pontualmente como um relógio. O exoplaneta recém descoberto HR 8799 e tem que orbitar a estrela exatamente quatro vezes enquanto o segundo exoplaneta termina duas órbitas no tempo em que o exterior completa uma. Este comportamento, chamado de ressonância orbital, foi observado pela primeira vez nas luas de Júpiter, Io, Europa e Ganimedes, mas nunca tinha sido visto em grande escala como neste sistema planetário.

As lua galileanas e a ressonância de Laplace: Ganimedes leva 4 vezes mais tempo que Io para dar uma volta em Júpiter. Europa leva o dobro do tempo do Io, da mesma forma que 3 exoplanetas gigantes do sistema HR 8799.

O estudo das órbitas dos exoplanetas também ajuda a estimar as suas massas. “As nossas simulações mostram que se os objetos não fossem exoplanetas, mas ‘anãs castanhas’ bem mais massivas que os super-júpiteres de HR 8799, o sistema teria já desabado,” afirmou Quinn Konopacky, investigador pós-doutorado do Instituto de Geofísica e Física Planetária do LLNL e também autor do artigo. “Como conseqüência, descobrimos realmente um novo e único sistema de exoplanetas” (lembramos que as anãs castanhas são “estrelas falhadas”, com pouca massa para sustentar a nucleossíntese estelar do hidrogênio, mas bem mais massivas que exoplanetas). “Ainda não sabemos se este sistema vai durar bilhões de anos, ou quebrar-se depois de alguns milhões de anos. À medida que os astrônomos seguirem cuidadosamente os exoplanetas de HR 8799 durante as  próximas décadas, a questão de quão estáveis suas órbitas se comportam irá tornar-se cada vez mais clara.”

O enigma dos exoplanetas gigantes

Assim, a origem destes quatro exoplanetas gigantes permanece como um enigma das ciências planetárias. Sua formação não segue o modelo de acresção, no qual os exoplanetas se formam gradualmente perto das estrelas onde a poeira e o gás são espessos. Também não atende o modelo de fragmentação de disco, no qual um turbulento disco de formação planetária arrefece rapidamente e colapsa nos seus limites. Bruce Macintosh, cientista do LLNL e pesquisador principal do programa do Observatório Keck, realça: “Não há nenhum modelo simples que possa explicar todos os quatro exoplanetas nas suas posições atuais. Temos aqui um desafio para os nossos colegas teóricos.”

As observações prévias mostraram evidências de um cinturão de asteróides repleto de  poeira orbitando perto da estrela. A gravidade do novo exoplaneta ajuda a localizar estes asteróides, confinando as suas órbitas tal como Júpiter o faz em nosso Sistema Solar. “Além de ter quatro exoplanetas gigantes, ambos os sistemas têm também dois ‘cinturões de detritos’ compostos por pequenos objetos rochosos e/ou gelados, bem como imensas junto com minúsculas partículas de poeira, similares aos cinturões de asteróides e de Kuiper do nosso Sistema Solar”, acrescentou o co-autor Ben Zuckerman, professor de física e astronomia na UCLA.

Impressão artística do exoplaneta HR 8799b, o mais afastado dos 4 exoplanetas jovianos de HR 8799, em visão a partir de uma de suas luas. HR 8799b tem massa estimada entre 5 e 11 vezes a massa de Júpiter e orbita a 68 UA da sua estrela HR 8799 que por sua vez tem massa 1,5 vezes a do Sol e brilha 5 vezes mais intensamente que ele. Créditos: NASA/ESA/G. Bacon (STScl)

“Imagens como estas transportam o campo de estudo de exoplanetas para a nova era da caracterização. Os astrônomos podem agora examinar diretamente as propriedades atmosféricas dos quatro exoplanetas gigantes em órbita de outra estrela, todos com a mesma idade jovem, tendo se formado a partir dos mesmos materiais”, afirmou Travis Barman, teórico exoplanetário do Observatório Lowell e co-autor do artigo.

Há exoplanetas telúricos por lá?

“Penso que é bastante provável que haja mais exoplanetas neste sistema ainda não detectados”, afirmou Macintosh. “Uma das coisas que distingue este sistema da maioria dos demais sistemas com planetas extrasolares já conhecidos, é que HR 8799 tem os seus exoplanetas gigantes nas regiões exteriores, tal com o nosso Sistema Solar, e tem “espaço” de sobre para abrigar exoplanetas terrestres menores, ainda além das nossas capacidades de observação, em suas secções interiores.”

“É incrível ver quão longe já chegamos em poucos anos,” acrescenta Macintosh. “Em 2007, quando vimos pela primeira vez este sistema, mal conseguíamos observar dois exoplanetas distantes além do equivalente à órbita de Plutão. Agora conseguimos fotografar um quarto exoplaneta quase onde Saturno se encontra, em relação ao nosso Sistema Solar. É outro passo na direção do objetivo final, ainda a mais de uma década à frente, que será o de fotografar outro exoplaneta como a Terra.”

Fontes

Physorg.com: First four exoplanet systems imaged

Universe Today: First Four Exoplanet System Imaged

Artigo Científico

Nature: Extrasolar planets: A giant surprise

._._.

3 comentários

1 menção

  1. Guilherme.

    Excelente post, na primeira imagem fica claro o quão dificil é fotografar um exoplaneta, se ele fosse do tamanho de Saturno creio que não seria visivel via imagem direta. Esse post mostra que houveram avanços enormes na detecção, mas ao mesmo tempo mostra o hercúleo desafio que é conseguir identificar uma terra ou super terra através de imagem direta. De qualquer forma, os avanços percebidos são animadores.

  2. Robinson

    Otimo post Roca, e parabens a estes grandes cientistas que cada vez mais nos revelam informações mais precisas e interessantes e acredito que logo teremos imagens de exo-Terras um grande abraço.

  3. Miguel Jr Arts

    São 129 anos-luz de distância da Terra, uma conquista, no que se refere a poder de observação (infravermelha, direta etc). Mesmo sendo jupiterianos de 5X ou maior massa que o nosso gigante, é interessante sempre essas capturas de exoplanetas, e seus sistemas. Como comentado no próprio artigo, ainda há fatores a se estudar, como sua formação intrigante, essa ressonância (entre eles), e se ainda há outros planetas menores nesse sistema enorme, e impressionantemente jovem, pra não dizer, bebê. Além disso tudo, será que vai durar muito? Abs.

  1. Kappa Coronae Borealis – sistemas planetários orbitando uma estrela subgigante « O Universo – Eternos Aprendizes

    […] à medida que observamos regiões mais afastadas da estrela central. Por outro lado, a técnica de imagem direta é o reverso – é bem mais fácil ver um exoplaneta se este é grande e está afastado da sua […]

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