Os quatro sóis do sistema HD 98800

{1} The Four Suns of HD 98800 - Crédito: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

A concepção artística acima mostra os dois anéis de poeira que indicam a possível presença de um exoplaneta ainda não detectado, orbitando o par central de estrelas no sistema quádruplo HD 98800 – Illustração: NASA/JPL-Caltech/T Pyle/SSC.

O sistema quádruplo de estrelas HD 98800 consiste de dois pares binários HD 98800 A e B, ambos com estrelas T Tauri (anãs laranjas de tipo espectral K), e dois discos ao redor da componente B. O par A-B tem uma separação de 50 UA e um período de 300-430 anos. As estrelas da componente B, com semi-eixo maior de ~0,98 UA e excentricidade 0,78, são denominadas HD 98800 Ba e Bb, suas massas são 0,699 e 0,582 Massas Solares, respectivamente. Os discos ao redor de HD 98800 B se localizam nas distâncias radiais de 1,5 a 2 UA e de 5,9 a 6,5 UA. O plano dos discos apresenta uma inclinação superior a 10 graus.

Quantas estrelas serão necessárias para gerar um planeta? No nosso sistema solar apenas uma: o Sol. Entretanto, pesquisas através do telescópio orbital Spitzer de infravermelho mostram que planetas poderiam algumas vezes formar-se em sistemas com múltiplas estrelas.

Como será a visão de um sistema como quatro sóis no céu? Os planetas do sistema HD 98800, se de fato existirem, teriam essa rara visão.

Os astrônomos usaram a capacidade do Spitzer de ver em infravermelho para estudar um disco de poeira cósmica que envolve um par de estrelas no sistema quádruplo HD 98800. Tais tipos de discos são indícios da presença potencial de planetas extrasolares. Ao invés de um singelo, suave e contínuo disco de poeira o sistema HD 98800 apresenta hiatos que poderão ser causadas pela interação gravitacional entre as quatro estrelas. Esses hiatos, contudo, podem indicar a presença de planetas em formação cavando trilhas no disco de poeira.

“Os planetas são como ‘aspiradores’ cósmicos. Eles absorvem toda a poeira e gás que atravessa seu caminho orbital em volta das estrelas centrais”, disse a Dra. Elise Furlan, do Instituto de Astrobiologia da NASA na Universidade da Califórnia em Los Angeles, EUA. Furlan foi co-autora e líder de artigo publicado no The Astrophysical Journal.

Constelação de "Crater" (Taça)

HD 98800 é um sistema estelar bastante jovem com aproximadamente 10 milhões de anos de idade e está localizado a 150 anos luz na constelação ‘Crater’ (Taça).  Antes desse sistema ter sido observado pelo Spitzer os astrônomos tinham somente uma vaga idéia das estruturas desse sistema, baseando-se em observações de telescópios convencionais. Sabia-se que o sistema contém quatro estrelas e que as estrelas estão distribuídas em dois pares binários unidos. Os dois pares de binárias orbitam entre si e os pares também orbitam em torno do centro de gravidade do sistema como bailarinas coreografadas. Um dos pares de estrelas, chamado de HD 98800B tem um disco de poeira em volta do par binário enquanto que o outro par não possui nenhum disco detectado. Embora as quatro estrelas estejam gravitacionalmente ligadas entre si a distância que separa os pares entre si é da ordem de 50 UA, um pouco mais que a distância entre o Sol e Plutão. Até agora as limitações tecnológicas tinham prejudicado os esforços dos astrônomos para analisar os anéis de poeira de HD 98800B em maior detalhe. Agora com o Spitzer os cientistas finalmente conseguiram uma visão aprofundada. Através do espectrômetro de infravermelho do Spiter o time liderado por Furlan detectou a presença de dois cinturões distintos no disco de poeira cósmica. Um dos cinturões situa-se a cerca de 5,9 UA do par binário central HD 98800B, isto é, aproximadamente a distância de Júpiter ao Sol. Esse cinturão é provavelmente constituído de asteróides ou cometas. O outro cinturão reside na faixa de distância de 1,5 a 2 UA, ou seja, uma área comparável a região onde Marte e o cinturão de asteróides do sistema Solar residem. Esse cinturão interno consiste, provavelmente, de poeira fina.

“Basicamente, quando astrônomos detectam hiatos entre cinturões, eles suspeitam que um planeta limpou a sua órbita”, disse Furlan, que acrescenta que por outro lado devemos considerar que o par de estrelas externas orbitando a 50 UA podem ter trazido influências complexas ao sistema como um todo. A existência de planeta é especulação tendo em vista a interação entre quatro estrelas. Os astrônomos concebem que planetas formam-se como ‘bolas-de-neve’ em milhões de anos agrupando grãos de pó para formar corpos massivos como os planetas rochosos como a Terra ou gigantes gasosos como Júpiter, as rochas que não foram absorvidas permanecem em órbita como cometas ou asteróides. Como as colisões violentas de estruturas rochosas produzem sujeira ejetada de volta ao espaço. Essas partículas de poeira se apresentam ao olhar supersensível do telescópio infravermelho do Spitzer.

Furlan acrescentou que “desde que muitas estrelas jovens formam-se em sistemas múltiplos, temos que compreender que a evolução dos discos em volta delas e a possível formação de sistemas planetários pode ser muito mais complexa e perturbada que no caso simples que ocorreu no nosso sistema Solar”.

‘Nascimento’ e ‘pôr-do-sol’ em dose dupla

Um observador observando o céu a partir da superfície de um exoplaneta hipotético poderia testemunhar o comportamento do par central de estrelas, segundo Furlan. O par apareceria como sóis gêmeos, ambos tingidos de laranja uma vez que ambos são um pouco menos massivos e mais frios que o Sol. O outro par, mais distante, apareceria apenas como uma dupla de estrelas bem brilhantes.

A distância do par externo varia em um período de centenas de anos fazendo essa dupla parecer mais brilhante e tênue ao longo do tempo. Na aproximação máxima a distância entre os pares chega a cerca de 35 UA, aproximadamente um pouco mais que a distância de Netuno ao Sol. Furlan ressalta que “Quando a dupla externa se aproxima, ela aumenta a freqüência das colisões no cinturão de cometas externo. Estrelas relativamente massivas são freqüentemente encontradas com um ou mais estrelas parceiras. Estrelas solitárias como o Sol ou Epsilon Eridani são mais raras de serem encontradas. Por outro lado poucos sistemas quádruplos com cinturões de poeira e gás são conhecidos até o momento. Considerando que uma dupla de estrelas bem próxima pode ser visualizada freqüentemente como uma estrela solitária ainda é difícil para os astrônomos saber como realmente são. Por exemplo, o próprio sistema HD 98800 foi inicialmente pensado como meramente um par binário, mas as medidas posteriores do espectro estelar revelou a realidade: tratavam-se de dois pares de estrelas próximas entre si.
Embora em tese estima-se que planetas poderão ter orbitas instáveis em algumas posições em sistemas quádruplos como o HD 98800 há pontos nesse sistema onde planetas poderiam sobreviver. Em HD 98800 há possibilidade de estabilidade planetária na faixa de distancia entre 4,5 e 6 UA a partir da binária central, segundo as previsões de Furlan. Por outro lado considerando que as estrelas centrais são mais frias que o Sol um planeta estável a 4,5 UA ou além estaria fora da Zona de Habitação do sistema HD 89900, ou seja, seria um planeta congelado.

Ela lembra que é possível, em tese, que a vida venha a se desenvolver em tais sistemas quádruplos caso os exoplanetas se desenvolvam nas posições adequadas para apresentarem órbitas estáveis.

Sistemas multi-estelares apresentam diversos cenários interessantes. Para mais informações sobre sistemas duplos e triplos veja: “NASA Telescope Finds Planets Thrive Around Stellar Twins” e “NASA Scientist Finds World With Triple Sunsets.”

Referências e Fontes:

arXiv.org: HD 98800: A 10-Myr-Old Transition Disk

SAO/NASA ADS Astronomy Abstract Service 1999: Thermal Infrared Images of the Remarkable Young Nearby Multiple Star HD 98800

NASA – Image of the day: The Four Suns of HD 98800

New Scientist: Quadruple star system may host a planet

Spitzer Space Telescope Newsroom: Planets with Four Parents? Spitzer Finds Evidence for Strange Stellar Family por Linda Vu, Spitzer Science Center

Jumk.de: HD 98800

The Astrophysical Journal: Keck Diffraction-limited Imaging of the Young Quadruple Star System HD 98800

The Astrophysical Journal: The Coronal X-Ray Spectrum of the Multiple Weak-lined T Tauri Star System HD 98800

HD 89900 na wikipédia

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Ilustração:

{1} The Four Suns of HD 98800 – Crédito: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)