WD 1145+017: missão K2 encontra estrela moribunda vaporizando um mini exoplaneta

Nesta impressão artística, um pequeno objeto rochoso é vaporizado enquanto orbita uma anã branca. Os astrônomos detectaram o primeiro trânsito planetário por uma anã branca usando dados da missão K2. O objeto está lentamente sendo desintegrado, deixando metais na superfície da estrela morta. Créditos: CfA / Mark A. Garlick

Cientistas usando a nova missão K2, que utiliza o reaproveitado telescópio espacial Kepler da NASA, descobriram fortes evidências de um pequeno objeto rochoso sendo dilacerado enquanto espirala em torno de uma estrela morta, uma anã branca. Esta descoberta confirma uma teoria de longa data que afirma que as anãs brancas são capazes de canibalizar possíveis planetas remanescentes dentro do seu Sistema Solar, um vislumbre do futuro, quando o nosso Sol se tornar também uma anã branca em bilhões de anos.

Andrew Vanderburg, estudante do Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica em Cambridge, Massachusetts, EUA, autor principal do artigo publicado na Nature, explicou:

Nós estamos pela primeira vez testemunhando a destruição de um exoplaneta em miniatura pela intensa gravidade, sendo vaporizado pela intensa radiação da anã branca e fazendo com que o material rochoso caia como uma chuva na estrela moribunda.

As estrelas similares ao nosso Sol evoluem, envelhecem e quando saem da sequência principal, na fase terminal de suas vidas, elas estrelas incham e se transformam em gigantes vermelhas para, em seguida, perder gradualmente cerca de metade da sua massa, encolhendo até um centésimo do seu tamanho original, aproximadamente do tamanho da Terra. Este remanescente estelar moribundo e altamente denso é o que chamamos de anã branca.

O desenho mostra a cauda de escombros do planetesimal, á frente (Leading Tail) e atrás (Trailing Tail) do objeto, transitando a anã branca (White Dwarf). Na escala está representado o tamanho do raio da Terra (1 Earth Radius) e o tamanho do planetesimal (Planetesimal Size). Crédito: Nature

O planetesimal em desintegração, ou objeto cósmico formado a partir da poeira, rocha e outros materiais, tem um tamanho estimado de um grande asteroide e é o primeiro objeto planetário confirmado que transita uma anã branca. O corpo orbita a anã branca WD 1145+017 em um período de 4,5 horas. Este curto período orbital coloca-o extremamente perto da anã branca, do seu calor abrasador e da sua grande força gravitacional.

Durante a sua primeira campanha de observação entre 30 de maio e 21 de agosto de 2014, a missão K2 treinou o seu olhar numa zona do céu na direção da constelação de Virgem, medindo a minúscula mudança no brilho de uma anã branca distante. Quando um objeto transita ou passa em frente da sua estrela, a partir do ponto de vista do telescópio espacial, é registada uma diminuição no brilho estelar. O escurecimento periódico da luz estelar indica a presença de um objeto em órbita no sistema.

O diagrama mostra um modelo da curva de luz. A linha vermelha indica a forma simétrica de um trânsito de um hipotético planeta do tipo da Terra e a linha azul a forma assimétrica do pequeno planeta que se desintegra e da sua cauda de poeira parecida com a de um cometa. Os pontos negros são as medições de WD1145+017 registadas pela missão K2. Créditos: CfA / A. Vanderburg

A equipe de investigação liderada por Vanderburg descobriu um padrão incomum, mas vagamente familiar, nos dados levantados. Embora tenha sido medido um mergulho proeminente no brilho a cada 4,5 horas, bloqueando até 40% da luz da anã branca, o sinal do trânsito do exoplaneta minúsculo não exibia o padrão típico e simétrico em forma de U. A curva de luz demonstrava, na verdade, uma inclinação alongada e assimétrica que poderia indicar a presença de uma cauda parecida com a de um cometa (ver o gráfico acima). Estas características indicavam um anel de escombros empoeirados em redor da anã branca, o que poderia ser a assinatura da desintegração de um pequeno exoplaneta ou um grande asteroide.

Vanderburg concluiu:

O “momento eureca” da descoberta surgiu na última noite de observações, com a súbita percepção do que estava a acontecer em redor da anã branca. A forma e a mudança de profundidade do trânsito foram assinaturas irrefutáveis.

Em adição aos trânsitos com formatos incomuns, Vanderburg e seu time descobriram sinais de elementos mais pesados que poluíam a atmosfera de WD 1145+017, como já previsto pelas teorias.

Devido à sua intensa gravidade, os cientistas estimam que as anãs brancas têm superfícies quimicamente puras, cobertas apenas por elementos leves como o hélio e hidrogênio. Durante anos, os investigadores encontraram evidências de que as atmosferas de algumas anãs brancas estão poluídas com traços de elementos mais pesados como o cálcio, silício, magnésio e ferro. Os cientistas já suspeitavam que a fonte desta poluição seria eventualmente a destruição de um asteroide ou de algum pequeno exoplaneta pela intensa força gravitacional da densa anã branca.

A análise da composição atmosférica da anã branca foi realizada utilizando observações feitas pelo Observatório MMT da Universidade do Arizona.

Fergal Mullally, cientista da equipe K2 no SETI e no Centro de Pesquisa Ames da NASA em Moffett Field, Califórnia, comentou:

Durante a última década temos suspeitado que as anãs brancas têm estado se alimentando de restos de objetos rochosos. Este resultado pode ser uma evidência do que procurávamos. Entretanto, ainda há muito mais trabalho a ser realizado para entender a história deste sistema.

Steve Howell, cientista do projeto K2 em Ames, destacou:

Esta descoberta ressalta o poder e a natureza fortuita do K2. A comunidade científica tem acesso ilimitado às observações da missão K2 e está usando estes dados para fazer uma grande variedade de descobertas únicas em toda a gama de fenômenos astrofísicos.

Para saber mais sugerimos ler o ótimo artigo (em espanhol): Observan la desintegración de una exotierra por FRANCISCO R. VILLATORO

Fonte

NASA: NASA’s K2 Finds Dead Star Vaporizing a Mini “Planet”

Artigo Científico

A disintegrating minor planet transiting a white dwarf

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1510.06387v1-A-disintegrating-minor-planet-transiting-a-white-dwarf