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maio 11

Kappa Coronae Borealis – sistemas planetários orbitando uma estrela subgigante

A subgigante Kappa Coronae Borealis, capturada pelo instrumento PACS do telescópio especial Herschel no comprimento de onda de  100 μm. A estrela no cento da imagem (não visível aqui) apresenta um excesso de emissão no infravermelho que foi interpretado como a presença de um disco de escombros contendo um cinturão de asteróides e/ou cometas. Crédito: ESA/Bonsor et al (2013).

A subgigante Kappa Coronae Borealis, capturada pelo instrumento PACS do telescópio especial Herschel no comprimento de onda de 100 μm. A estrela no cento da imagem (não visível aqui) apresenta um excesso de emissão no infravermelho que foi interpretado como a presença de um disco de escombros contendo um cinturão de asteróides e/ou cometas. Crédito: ESA/Bonsor et al (2013).

Nossos métodos de detecção de exoplanetas têm seus limites. A técnica de velocidade radial apresenta excelentes resultados nas regiões internas dos sistemas planetários, mas torna-se ineficiente 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 estrela primária. Assim, é natural que nós necessitamos aproveitar as melhores informações fornecidas por cada método disponível para caracterizar um sistema planetário. O problema é que as imagens diretas de exoplanetas ainda são raras e algumas classes de estrelas, particularmente as estrelas da classe A, tornam difícil o uso da técnica de velocidade radial por causa do jitter e outros problemas inerentes a estes objetos.

Se você quer ter uma visão mais apurada de uma estrela de massa intermediária para buscar exoplanetas ou um disco de escombros, um método interessante a usar parece ser o estudo de estrelas “aposentadas”, que se encontram no ramo das subgigantes no diagrama de taxonomia estelar de Hertzsprung-Russell.

Diagrama de Hertzsprung-Russell: as subgigantes (linha IV, centro) são estrelas que cessaram a fusão de hidrogênio no núcleo e deixaram a sequência principal (linha V).

Diagrama de Hertzsprung-Russell: as subgigantes (linha IV, centro) são estrelas que cessaram a fusão de hidrogênio no núcleo e deixaram a sequência principal (linha V).

As subgigantes são estrelas que reduziram significativamente ou cessaram definitivamente de processar a nucleossíntese do hidrogênio em seus núcleos. Devido a este recesso o seu núcleo se contrai e sua temperatura interna se eleva enormemente, a ponto de permitir a fusão do hidrogênio em uma camada que envolve seu núcleo. Além disso, as camadas externas da estrela “aposentada” se expandem fazendo-a atingir um tamanho gigante. O grupo liderado por Amy Bonsor (Institute de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble) tem observado a estrela κ Coronae Borealis (κ CrB), também conhecida como HD 142091, usando dados coletados pelo poderoso observatório espacial de infravermelho Herschel da Agência Espacial Européia (ESA). A subgigante κ CrB é um caso incomum que nos oferece a presença de um disco de poeira em volta de uma subgigante e consiste “… em um raro exemplo de uma estrela de massa intermediária, onde tanto exoplanetas e discos planetesimais foram detectados”.

O artigo menciona que a presença do disco de escombros e dos exoplanetas pode nos dizer algo sobre como funciona o processo de  formação planetária em tais estrelas. Ainda há muito a aprender – alguns estudos sugerem que há mais planetas gigantes em estrelas de maior massa que em menores – e gostaríamos de refinar os modelos existentes nesta área. κ Coronae Borealis é uma estrela com cerca de 1,51 vezes a massa do Sol em uma distância de 101,5 anos-luz, com a idade de 2,5 bilhões de anos.

Além disso, um estudo anterior usando o telescópio Keck através do método de velocidade radial revelou a presença de um exoplaneta gigante gasoso com 1,8 vezes a massa de Júpiter orbitando a uma distância similar ao do nosso cinturão de asteróides do Sistema Solar (2,8 UA). Além disso, descoberta anterior forneceu evidências de um segundo objeto cuja massa não estava clara para os astrônomos na ocasião.

Diagrama expõe os 3 cenários propostos para o sistema Kappa Coronae Boreallis. Crédito: Bonsor et al (2013).

Diagrama expõe os 3 cenários propostos para o sistema Kappa Coronae Boreallis. Crédito: Bonsor et al (2013).

Estas observações indicam várias possíveis configurações (veja o diagrama acima) para discos de poeira e escombros além de exoplanetas, tais como:

  1. Há um único e contínuo cinturão de poeira se estendendo entre 20 e 200 UA, com um exoplaneta esculpindo a borda externa do disco.
  2. O disco de escombros pode estar dividido em dois cinturões mais finos, centrados a 40 UA e 165 UA, respectivamente. Os astrônomos julgam que o exoplaneta externo se trata na verdade de uma anã marrom.
  3. O terceiro cenário indica que o disco está a ser agitado por dois exoplanetas de modo que a taxa de produção de pó atinge o pico a 80 UA da estrela central.

Obs: 1 UA = Unidade Astronômica = aproximadamente 150 milhões de quilômetros (distância média da Terra ao Sol).

Bonsor indaga:

Trata-se de um sistema estelar intrigante e misterioso: há um ou dois exoplanetas esculpindo o disco mais largo ou esta estrela possui uma companheira anã marrom que dividiu o disco de escombros em dois cinturões de poeira?

Os cientistas escreveram no artigo:

Como o primeiro exemplo conhecido de um sistema planetário a orbitar uma estrela subgigante, uma população de casos similares é necessária para determinar se o cenário observado em κ CrB is é incomum ou não. No entanto, este estudo sugere que κ CrB não sofreu uma instabilidade dinâmica que tenha afetado seu sistema planetário, similar ao Bombardeamento Pesado Tardio. Trata-se do primeiro exemplo de uma estrela de mais de 1,4M⊙ com um exoplaneta gigante orbitando a menos de 8 UA de distância, onde temos uma imagem resolvida de um disco de poeira. κ CrB nos fornece um notável exemplo partir do qual aumentamos nossa compreensão dos sistemas planetários em torno de estrelas de massa intermediária.

O artigo científico sobre a descoberta foi assinado por Bonsor et al., com o título “Spatially Resolved Images of Dust Belt(s) Around the Planet-hosting Subgiant Kappa CrB”, publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Veja também as informações fornecidas pela ESA em “Retired Star Found With Planets and Debris Disk”.

Fontes

Centauri Dreams: Planetary Systems Around Subgiant Stars

ESA: Retired Star Found With Planets and Debris Disk

Enciclopédia de exoplanetas: kappa CrB b

Artigo científico

Spatially Resolved Images of Dust Belt(s) Around the Planet-hosting Subgiant Kappa CrB

._._.

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