ESO: calculada pela primeira vez o período de rotação de um exoplaneta – VLT mediu a duração do dia em Beta Pictoris b

Esta impressão artística mostra o planeta a orbitar a jovem estrela Beta Pictoris. Este exoplaneta é o primeiro para o qual se mediu a taxa de rotação. O seu dia de oito horas corresponde a uma velocidade de rotação equatorial de 100.000 quilômetros por hora, muito mais rápido do que qualquer planeta do Sistema Solar. Créditos: ESO L. Calçada/N. Risinger (skysurvey.org)

Com o auxílio de observações obtidas com o Very Large Telescope do ESO (VLT) conseguiu-se, pela primeira vez, determinar a taxa de rotação de um exoplaneta. Descobriu-se que Beta Pictoris b tem um dia que dura apenas 8 horas, um valor relativamente menor do que o observado em qualquer planeta no Sistema Solar. O equador de Beta Pictoris b se move a quase 100.000 quilômetros por hora. Este novo resultado permite estender aos exoplanetas a relação entre massa e rotação já observada no Sistema Solar (ver diagrama abaixo). Técnicas semelhantes permitirão aos astrônomos mapear exoplanetas com detalhes, no futuro, utilizando o European Extremely Large Telescope (E-ELT).

Gráfico que relaciona as velocidades de rotação dos planetas do Sistema Solar incluindo Beta Pictoris b, comparado com suas massas. Crédito: ESO/I. Snellen (Leiden University)

O exoplaneta Beta Pictoris b orbita a estrela visível a olho nu Beta Pictoris [1] [2], que se situa a cerca de 63 anos-luz de distância da Terra na direção da constelação meridional do Pintor (Pictor). Este exoplaneta foi descoberto há quase seis anos, tendo sido um dos primeiros exoplanetas para o qual se conseguiu obter uma imagem direta. Este corpo orbita a sua estrela a uma distância que é de apenas oito vezes a distância Terra-Sol (leia: Inédito! ESO segue diretamente o movimento de um exoplaneta em Beta Pictoris), o que faz com que este exoplaneta seja mais próximo da sua estrela para o qual se obteve uma imagem direta [3].

Com o auxílio do instrumento CRIRES montado no VLT, uma equipe de astrônomos holandeses da Universidade de Leiden e do Instituto Holandês de Investigação Espacial (SRON, acrônimo do holandês) descobriram que a velocidade de rotação equatorial do exoplaneta Beta Pictoris b é quase 100.000 quilômetros por hora. Comparativamente, o equador de Júpiter tem uma velocidade de cerca de 47.000 quilômetros por hora [4], enquanto o da Terra viaja a apenas 1.700 quilômetros por hora [5]. Beta Pictoris b é mais de 16 vezes maior que a Terra e possui 3.000 vezes mais massa que o nosso planeta, no entanto um dia neste exoplaneta dura apenas 8 horas.

Remco de Kok, coautor do artigo, disse:

Não sabemos porque é que alguns planetas giram mais depressa que outros, mas esta primeira medição da rotação de um exoplaneta mostra que a tendência observada no Sistema Solar de que os planetas de maior massa giram mais depressa, pode aplicar-se de igual modo aos exoplanetas, o que nos leva a pensar que este efeito deve ser alguma consequência universal do modo como os planetas se formam.

Beta Pictoris b é um exoplaneta muito jovem, com cerca de 20 milhões de anos (comparativamente, a Terra tem 4,5 bilhões de anos de idade) [6]. Com o passar do tempo, espera-se que o exoplaneta arrefeça e encolha, o que fará com que gire ainda mais depressa [7]. Por outro lado, outros tipos de processos podem influenciar a variação da rotação de um planeta. Por exemplo, a rotação da Terra está diminuindo com o tempo, em consequência das interações de maré com a nossa Lua.

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

Os astrônomos usaram uma técnica muito precisa chamada espectroscopia de alta dispersão para separar a luz nas suas cores constituintes – diferentes comprimentos de onda no espectro. O princípio do efeito Doppler (ou desvio de Doppler) permitiu que a equipe utilizasse a variação em comprimento de onda para detectar que as diferentes partes do planeta estavam se movendo a velocidades diferentes e em direções opostas relativamente ao observador. Retirando cuidadosamente os efeitos da estrela progenitora, muito mais brilhante, conseguiram extrair o sinal correspondente à rotação do exoplaneta.

O autor principal do artigo científico Ignas Snellen afirmou:

Medimos os comprimentos de onda da radiação emitida pelo exoplaneta com uma precisão de um sobre cem mil, o que faz com que as medições sejam sensíveis aos efeitos Doppler que nos revelam a velocidade dos objetos emissores. Usando esta técnica descobrimos que as diferentes partes da superfície do exoplaneta se deslocam na nossa direção ou na direção oposta a velocidades diferentes, o que só pode significar que o exoplaneta roda em torno do seu eixo.

Esta técnica está relacionada com a técnica de obtenção de imagens Doppler, usada já há várias décadas para mapear a superfície das estrelas. Recentemente, através deste método, os astrônomos do ESO mapearam a anã marrom Luhman 16B [8] (leia: ESO gera o primeiro mapa meteorológico de uma anã marrom – Luhman 16B). A rápida rotação de Beta Pictoris b significa que no futuro será possível fazer um mapa global deste exoplaneta, mostrando seus possíveis padrões de nuvens e tempestades.

O investigador principal do METIS e coautor do novo artigo científico que descreve estes resultados, Bernhard Brandl, disse:

Esta técnica pode ser utilizada numa amostra muito maior de exoplanetas com a excelente resolução e sensibilidade que terá o E-ELT e um espectrógrafo de imagem de alta dispersão. Com o instrumento METIS (Mid-infrared E-ELT Imager and Spectrograph) que está sendo planejado, seremos capazes de fazer mapas globais de exoplanetas e caracterizar exoplanetas muito menores do que Beta Pictoris b.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Fast spin of a young extrasolar planet”, assinado por Ignas Snellen et al., publicado na revista Nature em 1º de maio de 2014.

Notas

[1] A estrela Beta Pictoris tem outros nomes: GJ 219, HR 2020, CD −51°1620, HD 39060, GCTP 1339.00, SAO 234134 e HIP 27321.

[2] Beta Pictoris é um dos melhores exemplos de uma estrela rodeada por um disco de escombros. Sabe-se que este disco tem uma extensão de cerca de 1.000 vezes a distância entre a Terra e o Sol. Observações anteriores do exoplaneta de Beta Pictoris foram anunciadas em Beta Pictoris planet finally imaged?, Inédito! ESO segue diretamente o movimento de um exoplaneta em Beta Pictoris e ESO: choque de cometa pode explicar aglomerado misterioso de gás em Beta Pictoris.

[3] As observações usam a técnica de ótica adaptativa, que compensa os efeitos de turbulência da atmosfera terrestre. Este efeito faz com que as imagens obtidas, mesmo nos melhores locais de observação da Terra, fiquem distorcidas. Esta técnica permite obter imagens extremamente nítidas, quase tão boas como as que se obtêm no espaço. Leia: 11 de junho de 1997 – 3,6m do ESO em La Silla fotografa Beta Pictoris usando técnicas inéditas.

[4] Uma vez que Júpiter não tem uma superfície sólida a partir da qual se possa determinar a taxa de rotação do planeta, tomamos a velocidade de rotação da sua atmosfera equatorial, que é 47.000 quilômetros por hora.

[5] A velocidade de rotação da Terra no equador é de 1.674,4 quilômetros por hora.

[6] Medições anteriores sugeriam que o sistema era mais novo.

[7] Este fato é uma consequência direta da conservação do momento angular e trata-se do mesmo fenômeno que faz com que uma patinadora artística no gelo gire mais depressa sobre si mesma quando junta os braços ao corpo.

[8] As anãs marrons são muitas vezes chamadas “estrelas fracassadas” uma vez que, ao contrário de estrelas como o Sol, nunca conseguem tornar-se suficientemente quentes para darem início a reações de fusão nuclear.

Fonte

ESO: Length of Exoplanet Day Measured for First Time – VLT measures the spin of Beta Pictoris b

Artigo Científico

The fast spin-rotation of a young extra-solar planet

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