Inédito! ESO segue diretamente o movimento de um exoplaneta em Beta Pictoris

Ilustração do exoplaneta Beta Pictoris b. Crédito: ESO/L. Calçada

Grande avanço! O ESO anunciou que os astrônomos conseguiram, pela primeira vez, rastrear o movimento de um exoplaneta, à medida que este se move de um lado de sua estrela hospedeira, Beta Pictoris para o outro lado. Considerando apenas os poucos exoplanetas observados por imagens diretas, este objeto em questão é o que tem a menor órbita, situando-se quase tão perto da sua estrela como Saturno está do Sol. Dada esta similaridade, os cientistas sugerem que este exoplaneta pode ter sido gerado de forma semelhante aos planetas gigantes do Sistema Solar. Como Beta Pictoris é uma estrela relativamente bem jovem, esta descoberta trás evidências que planetas gigantes gasosos podem se formar a partir dos discos de poeira e gás em apenas alguns milhões de anos, uma escala de tempo consideravelmente curta em termos cosmológicos.

Beta Pictoris b

Beta Pictoris tem somente 12 milhões de anos de idade, isto é, menos de 0,3% da idade do Sol (idade do Sol ≈ 4,55 bilhões de anos). β Pictoris tem a massa de 1,75 M☼ e reside a 63,4 anos-luz de distância da Terra, na constelação de Pictor. Este sistema é um dos exemplos mais bem estudados de uma estrela rodeada por um disco de poeira e escombros de matéria [1]. Observações anteriores apontaram uma deformação do disco, ou melhor, um disco secundário inclinado e, possivelmente, cometas em rota de colisão com a estrela mãe. “Estes eram indícios indiretos, mas sugestivos da presença de um exoplaneta massivo nas proximidades e agora nossas novas observações demonstraram este fato de forma clara e definitiva,” disse a líder da equipe Anne-Marie Lagrange. “Uma vez que β Pictoris é um sistema muito jovem, os nossos resultados demonstram que exoplanetas gigantes podem se desenvolver nestes discos em escalas de tempo bem rápidas, da ordem de alguns milhares de anos.”

Constatações recentes ao observar outros sistemas mostraram que os discos em torno de estrelas jovens se dispersam ao fim de poucos milhões de anos, e que a formação de exoplanetas gigantes tem que ocorrer mais rapidamente do que se pensava anteriormente. O sistema β Pictoris é uma prova clara de que este cenário é efetivamente plausível.

Composição de imagens mostra o sistema Beta Pictoris: ao centro temos a localização da estrela (location of the star), as observações em 2003 (à esquerda) e 2009 (à direita) e o disco de poeira (debris disc). Na escala (à esquerda embaixo) está representada a distância Sol x Saturno. Crédito: ESO/A.-M. Lagrange

NAOS-CONICA (NACO)

A equipe de cientistas usou o dispositivo NAOS-CONICA (ou NACO [2]), montado em um dos telescópios de 8,2 metros do complexo Very Large Telescope do ESO (VLT), para estudar a área vizinha da estrela Beta Pictoris diversas vezes, em 2003, 2008 e 2009. Já em 2003 foi observada uma fonte fraca de luz no interior do disco (eso0842 – Beta Pictoris planet finally imaged?), mas na ocasião não foi excluída a possibilidade de que se poderia se ratar de uma estrela de fundo. No entanto, em novas imagens tiradas tanto em 2008 quanto na primavera de 2009, esta fonte de luz tinha sumido! A seguir, as mais recentes observações, realizadas no outono de 2009, mostraram um objeto do outro lado do disco, depois de um período em que este se deve ter permanecido escondido ou atrás ou à frente da estrela (se à frente, o objeto sumiu no meio do intenso brilho da estrela). Assim, as novas observações confirmaram que esta fonte é efetivamente um exoplaneta em órbita da sua estrela hospedeira. As análises do sistema forneceram também dados sobre as dimensões e as características da órbita descrita em torno de β Pictoris.

Comparativo dos tamanhos das órbitas dos exoplanetas detectados por imagem direta (a escala está em unidades astronômicas – UA)

Atualmente há 10 exoplanetas que foram descobertos (veja comparativo no diagrama acima) a partir de imagens diretas e o exoplaneta que orbita em torno de Beta Pictoris (designado por “Beta Pictoris b”) apresenta a menor órbita conhecida até agora, neste grupo. Encontra-se situado a uma distância de cerca de 8 a 15 Unidades Astronômicas (UA) de sua estrela hospedeira (uma UA é a distância que separa a Terra do Sol) o que corresponde mais ou menos à distância de Saturno ao Sol. “O curto período orbital deste exoplaneta irá nos permitir efetuar a observação de uma órbita completa em torno de 15 a 20 anos. Assim, estudos mais detalhados de Beta Pictoris b irão fornecer-nos informações importantes sobre a física e química da atmosfera de um planeta gigante recém formado,” disse Mickael Bonnefoy, estudante membro da equipe.

Visão de Beta Pictoris b, anunciada pelo ESO em novembro de 2008

Estima-se que o exoplaneta Beta Pictoris b tenha 9 vezes a massa de Júpiter. Sua localização orbital e massa explicam a deformação observada no interior do disco. Interessante lembrar que esta descoberta apresenta, por isso, alguma semelhança com a previsão da existência de Netuno pelos astrônomos Adams e Le Verrier no séc. XIX, baseada em distúrbios orbitais identificados em Urano.

“Em conjunto com os exoplanetas descobertos em torno das estrelas jovens de maior massa que a do Sol, tais como Fomalhaut e HR 8799, a existência de Beta Pictoris b indica que os super-Jupiteres podem bem ser freqüentes produtos derivados da formação planetária produzida em sistemas com estrelas de grande massa,” explicou Gael Chauvin, que trabalhou na equipe.

ALMA

Tais exoplanetas perturbam os discos que se circundam as estrelas, possivelmente gerando estruturas que serão facilmente observadas com a nova rede de telescópios, o Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), um observatório com tecnologia revolucionária que o ESO está construindo em conjunto com parceiros internacionais.

Além disso, o ESO capturou outras imagens de possíveis candidatos a exoplanetas, mas todos orbitam mais afastados da sua estrela hospedeira do que Beta Pictoris b. Para comparação, se estivessem localizados no Sistema Solar, estariam estes além da órbita do planeta mais afastado do Sol, Netuno, na área do cinturão de Kuiper ou além. Os cientistas acreditam que os processos de formação destes exoplanetas gigantes exteriores são diferentes tanto dos planetas do nosso Sistema Solar quanto Beta Pictoris b.

“As imagens diretas recentes de exoplanetas, muitas delas fornecidas pelo VLT (Very Large Telescope) do ESO, ilustram bem a diversidade dos sistemas exoplanetários”, disse Lagrange. “Entre os casos conhecidos, o cenário em Beta Pictoris b é o mais promissor no sentido de se assemelhar aos planetas gigantes do nosso Sistema Solar.”

A região celeste vizinha de Beta Pictoris. Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2

Notas

[1] Os discos de matéria dos sistemas estelares são compostos por poeira resultante da colisão entre corpos grandes tais como planetas embrionários ou asteróides. São uma versão ampliada faixa de poeira zodiacal encontrada em nosso Sistema Solar. O disco em torno de Beta Pictoris foi o primeiro a ser obtido em imagem direta e estima-se que sua extensão vai até cerca de 1.000 vezes a distância entre a Terra e o Sol.

[2] NACO é um equipamento de óptica adaptativa montado no Very Large Telescope do ESO, situado no Chile. Graças à óptica adaptativa, os astrônomos podem tratar e minimizar o efeito de imagem desfocada causado pela atmosfera e conseguir imagens bem mais nítidas do Cosmos.

Fontes e referências

ESO:

• eso1024 – Exoplanet Caught on the Move
• eso0842 – Beta Pictoris planet finally imaged?

Zuckerman, B. et al. (2001). “he β Pictoris Moving Group

Centauri Dreams: β Pictoris b: A New Planet and Its Implications

._._.