HD 106906 b: Exoplaneta no exílio foi provavelmente expulso da vizinhança de sua estrela

Imagem de grande angular da estrela HD 106906 obtida com o Telescópio Espacial Hubble e uma ampliação pelo GPI que revela um sistema dinamicamente perturbado de cometas, sugerindo uma ligação com o raro distante planeta (acima, à direita), com 11 vezes a massa de Júpiter. Créditos: Paul Kalas, UC Berkeley

Um exoplaneta descoberto em 2014, residindo a uma distância extraordinariamente grande da sua estrela (16 vezes mais distante que Plutão do Sol) pode ter sido expulso do seu local de nascimento, mais próximo da estrela hospedeira, em um processo parecido com o que ocorreu no início da história do nosso próprio Sistema Solar.

As imagens capturadas pelo GPI (Gemini Planet Imager – equipamento que fica nos Andes Chilenos) juntamente com dados do Telescópio Espacial Hubble mostram que a estrela HD 106906 tem um cinturão assimétrico de cometas, o que sugere um sistema estelar muito perturbado e indica que as interações planetárias que agitaram os cometas para mais perto da estrela podem também ter enviado o exoplaneta para seu exílio.

Os cientistas pensam que talvez o exoplaneta possa ter arrastado consigo o seu próprio anel de detritos.

Paul Kalas, professor adjunto de astronomia da Universidade da Califórnia em Berkeley, EUA, esclareceu:

Nós julgamos que o exoplaneta em si pode ter capturado material do cinturão de cometas e que o exoplaneta está cercado por um grande anel de poeira ou por um manto de poeira. Fizemos três testes e encontramos evidências de uma nuvem de poeira, mas ainda sem grande nível de certeza.

Abhi Rajan, aluno da Universidade Estatal do Arizona, que analisou as imagens do exoplaneta, acrescentou:

As medições que fizemos do exoplaneta sugerem que ele pode ser mais empoeirado em comparação com outros objetos. Além disso, estamos fazendo observações de acompanhamento para verificar se o exoplaneta está realmente cercado por um disco, o que é uma possibilidade empolgante.

Estes exoplanetas são alvos de interesse porque, na sua juventude, o nosso próprio Sistema Solar pode ter tido planetas que foram expulsos da sua vizinhança local e que já não estão entre os oito planetas que conhecemos hoje.

Paul Kalas questionou:

Será isso uma imagem do nosso Sistema Solar, quando tinha apenas 13 milhões de anos de idade?

Nós sabemos que a nossa própria nuvem de cometas, o Cinturão de Kuiper, perdeu uma grande fração da sua massa enquanto a medida que evoluiu, mas não temos uma máquina do tempo para voltar atrás e ver como foi dizimada. Uma das maneiras, porém, é estudar estes episódios violentos de perturbações gravitacionais em torno de outras estrelas jovens que expulsam para fora muitos objetos, incluindo exoplanetas.

A perturbação pode ter sido causada por uma estrela que passou por perto do sistema, que acabou por interagir com os exoplanetas interiores ou talvez um por um segundo exoplaneta massivo presente no sistema. A equipe do GPI procurou outro exoplaneta grande mais próximo da estrela, que pode ter interagido com o exoplaneta expulso, mas não encontrou nada além da órbita do tamanho da distância de Urano ao Sol.

A jovem estrela com 13 milhões de anos

HD 106906 é um sistema que reside a 300 anos-luz de distância na direção da constelação de Cruzeiro do Sul e é parecida com o Sol, porém muito mais jovem: tem cerca de 13 milhões de anos, em comparação com os 4,5 bilhões de anos da nossa estrela mãe. No entanto, pensa-se que os exoplanetas se formam no início da história de uma estrela. Em 2014 a equipe liderada por Vanessa Bailey da Universidade do Arizona descobriu o exoplaneta HD 106906 b, com 11 vezes a massa de Júpiter, localizado nos subúrbios distantes da estrela, à incrível distância de 650 UA [1].

Os astrônomos julgam que os exoplanetas em geral de formam perto da sua estrela e do disco protoplanetário primordial e por isso sugeriram que o exoplaneta nasceu da maneira como se forma uma estrela, através da acreção da sua própria nuvem de gás e poeira. As descobertas do GPI e do Hubble, de um cinturão cometário altamente assimétrico e de um possível anel de escombros em redor do exoplaneta, apontam, ao invés, para uma formação normal dentro do disco de detritos em torno da estrela, mas que um episódio violento o empurrou para uma órbita mais distante.

Kalas e uma equipe multi-institucional usaram o GPI em maio de 2015 para inicialmente observar a estrela em busca de outros exoplanetas. Assim, os cientistas descobriram que HD 106906 estava rodeada por um anel de material poeirento com aproximadamente o tamanho do Cinturão de Kuiper, em nosso próprio Sistema Solar. O vazio da região central, uma área com aproximadamente 50 UA de raio, um pouco maior que a região ocupada pelos exoplanetas no nosso próprio Sistema Solar, segundo Kalas, indica que foi aqui formado um sistema planetário.

O time de Kalas imediatamente reanalisou imagens existentes da estrela, obtidas anteriormente pelo Telescópio Espacial Hubble, e descobriu que o anel de material poeirento se estendia para muito além e que era altamente desigual. No lado voltado para o exoplaneta, o material empoeirado era verticalmente fino e abrangia quase por completo a enorme distância até ao exoplaneta conhecido, mas no lado oposto o material era verticalmente espesso e truncado.

Paul Kalas afirmou:

Estas descobertas sugerem que todo o sistema exoplanetário foi recentemente perturbado por algo ainda desconhecido e deu origem à sua assimetria atual. O exoplaneta também é incomum no que tange à sua órbita, pois está inclinada 21 graus em relação ao plano do sistema exoplanetário interior, enquanto a maioria dos exoplanetas normalmente se encontra perto de um plano comum.

Kalas e seus colaboradores construíram a hipótese de que o exoplaneta pode ter sido formado em uma posição mais próxima do cinturão cometário e pode ter capturado material que ainda o orbita. Para testar esta hipótese, analisaram cuidadosamente as observações do GPI e do Hubble, revelando três propriedades sobre o exoplaneta consistentes com um grande anel de poeira ou com um manto em seu redor. No entanto, para cada das três propriedades, explicações alternativas são possíveis.

Os pesquisadores vão fazer observações mais sensíveis com o Telescópio Espacial Hubble a fim de determinarem se HD 106906 b é, de fato, um dos primeiros exoplanetas que se parece com Saturno, com o seu sistema de anéis.

O cinturão interior de poeira em torno de HD 106906 foi confirmado por uma equipe independente usando o instrumento SPHERE no VLT do ESO. A natureza assimétrica do disco de detritos, no entanto, não era evidente, até que Kalas usou imagens de arquivo do dispositivo ACS (Advanced Camera for Surveys) do Hubble.

O GPI, montado no telescópio Gemini Sul, no Chile. Crédito: Observatório Gemini

O levantamento exoplanetário do GPI (GPI Exoplanet Survey), operado por uma equipe de astrônomos de 24 instituições, tem como alvo 600 estrelas jovens, todas com menos de 100 milhões de anos, a fim de compreender como é que os sistemas exoplanetários evoluem ao longo do tempo e que dinâmicas planetárias podem dar forma aos arranjos finais de planetas como o que vemos no Sistema Solar hoje. O GPI opera no telescópio Gemini Sul e fornece imagens diretas de alto contraste e de alta resolução, espectroscopia de campo integral e polarimetria de exoplanetas.

Nota

[1] Um UA, ou unidade astronômica, é a distância média da Terra ao Sol, cerca de 150 milhões de quilômetros;

Fonte

UC Berkeley: Exiled exoplanet likely kicked out of star’s neighborhood

Artigo Científico

Direct imaging of an asymmetric debris disk in the HD 106906 exoplanetary system

._._.