HD 131399Ab: Um surpreendente exoplaneta com três sóis

Esta concepção artística mostra o sistema estelar triplo HD 131399 visto a partir de um ponto próximo do exoplaneta gigante que o orbita. O exoplaneta é conhecido por HD 131399Ab e aparece na imagem em baixo à esquerda. Situado a cerca de 320 anos-luz de distância da Terra na constelação do Centauro, o HD 131399Ab tem cerca de 16 milhões de anos de idade, o que o torna igualmente num dos exoplanetas mais jovens descobertos até à hoje, e um dos muito poucos a serem diretamente fotografados. Com uma temperatura de 580 graus Celsius e uma massa estimada de cerca de quatro vezes a massa de Júpiter, este exoplaneta é também um dos mais frios e menos massivos a ter sido diretamente fotografado. Créditos: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser

Uma equipe de astrônomos usou o instrumento SPHERE montado no Very Large Telescope do ESO para obter imagens do primeiro exoplaneta já encontrado numa órbita extensa num sistema triplo de estrelas. Esperava-se que a órbita de um exoplaneta deste tipo fosse instável, resultando muito provavelmente em um exoplaneta que seria rapidamente ejetado para fora do sistema. No entanto, este exoplaneta tem sobrevivido. Esta observação inesperada sugere que tais sistemas possam ser de fato mais comuns do que se pensava anteriormente.

Tatooine, o “planeta natal de Luke Skywalker na saga Guerra das Estrelas”, era um mundo estranho com dois sóis no céu, no entanto os astrônomos acabam de descobrir um exoplaneta em um sistema ainda mais exótico, onde um observador desfrutaria ou de um dia constante, isto é, sem noite, ou de triplos nasceres e pores de sol todos os dias, dependendo das estações, estações estas que neste exoplaneta duram mais que uma vida humana.

Este mundo foi descoberto por uma equipe de astrônomos liderada pela Universidade do Arizona, no EUA, através de imagens diretas obtidas pelo Very Large Telescope do ESO (VLT), no Chile. O exoplaneta, chamado HD 131399Ab [1] não é como nenhum outro mundo conhecido — a sua órbita em torno da estrela mais brilhante das três é a maior conhecida num sistema estelar múltiplo. Tais órbitas são frequentemente instáveis, devido à atração gravitacional, complexa e variável, das outras duas estrelas do sistema, e por isso pensava-se que seria muito improvável existirem exoplanetas em órbitas estáveis nestas condições.

Situado a cerca de 320 anos-luz de distância da Terra na constelação do Centauro, HD 131399Ab tem cerca de 16 milhões de anos de idade, o que o torna igualmente num dos exoplanetas mais jovens  descobertos até à hoje, e um dos muito poucos a serem diretamente fotografados. Com uma temperatura de 580 graus Celsius e uma massa estimada de cerca de quatro vezes a massa de Júpiter, este exoplaneta é também um dos mais frios e menos massivos a ter sido fotografado.

Esta concepção artística mostra o sistema estelar triplo HD 131399 visto a partir de um ponto próximo do exoplaneta gigante que o orbita. O exoplaneta é conhecido por HD 131399Ab e aparece na imagem em baixo à esquerda. Situado a cerca de 320 anos-luz de distância da Terra na constelação do Centauro, o HD 131399Ab tem cerca de 16 milhões de anos de idade, o que o torna igualmente num dos exoplanetas mais jovens descobertos até à hoje, e um dos muito poucos a serem diretamente fotografados. Com uma temperatura de 580 graus Celsius e uma massa estimada de cerca de quatro vezes a massa de Júpiter, este exoplaneta é também um dos mais frios e menos massivos a ter sido diretamente fotografado. Créditos: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser

Daniel Apai, da Universidade do Arizona, EUA, e um dos co-autores do novo artigo científico que descreve estes resultados, afirmou:

HD 131399Ab é um dos poucos exoplanetas que foram diretamente fotografados, tratando-se do primeiro a ser encontrado em uma configuração dinâmica tão interessante.

Kevin Wagner, líder do artigo e descobridor de HD 131399Ab [2], acrescentou:

Durante cerca de metade da órbita do exoplaneta, que no total tem uma duração de 550 anos terrestres, as três estrelas estão visíveis no céu. As duas mais fracas encontram-se sempre muito juntas, variando a sua separação aparente relativamente à estrela mais brilhante ao longo do ano.

Kevin Wagner, estudante de doutorado da Universidade do Arizona, identificou o exoplaneta no meio de centenas de candidatos e liderou as observações de acompanhamento para verificar a sua natureza.

Esta imagem composta anotada mostra o exoplaneta HD 131399Ab, recentemente descoberto no sistema estelar triplo HD 131399. As imagens do exoplaneta foram obtidas com o instrumento SPHERE montado no Very Large Telescope do ESO, no Chile. Este é o primeiro exoplaneta a ser descoberto pelo SPHERE e é um dos muito poucos exoplanetas fotografados diretamente. Com uma temperatura de 580 graus Celsius e uma massa estimada de cerca de quatro vezes a massa de Júpiter, este exoplaneta é também um dos mais frios e menos massivos a ter sido diretamente fotografado. Esta imagem foi criada a partir de duas imagens separadas do SPHERE, uma que obteve as três estrelas e outra que detectou o exoplaneta tênue. O exoplaneta aparece muito mais brilhante nesta imagem do que o que seria na realidade se comparado com as estrelas. Créditos: ESO/K. Wagner et al.

O exoplaneta marca também a primeira descoberta de um exoplaneta com o auxílio do instrumento SPHERE montado no VLT. O SPHERE é sensível à radiação infravermelha, o que lhe permite detectar assinaturas térmicas de exoplanetas jovens. Ao mesmo tempo possui sofisticadas características que corrigem distúrbios atmosféricos e bloqueiam a luz das estrelas hospedeiras que, de outro modo, seria ofuscante.

Apesar de serem necessárias observações adicionais e de longo termo para determinar de forma precisa a trajetória do exoplaneta em torno das suas estrelas hospedeiras, observações e simulações parecem sugerir o seguinte cenário: estima-se que a estrela mais brilhante seja 80 % mais massiva que o nosso Sol (chamada HD 131399A) e que esteja sendo orbitada pelas duas estrelas menos massivas, B e C, a cerca de 300 UA (sendo que 1 UA corresponde à distância entre a Terra e o Sol). Ao mesmo tempo, as estrelas B e C rodopiam em torno uma da outra, como se fossem um haltere, separadas por uma distância de aproximadamente a distância que separa o Sol de Saturno (10 UA).

Este esquema mostra a órbita do exoplaneta no sistema HD 131399 (em vermelho) e as órbitas das estrelas (em azul). O exoplaneta orbita a estrela mais brilhante do sistema, HD 131399A. Crédito: ESO

Neste cenário, o exoplaneta HD 131399Ab desloca-se em torno da estrela A numa órbita com um raio de cerca de 80 UA, o que corresponde a cerca de duas vezes a órbita de Plutão no Sistema Solar, trazendo o exoplaneta até cerca de um terço da separação entre a estrela A e o par B/C. Os autores apontam para a possibilidade de uma de variedade de cenários orbitais, sendo que o veredito para a estabilidade a longo prazo do sistema terá que esperar pelas observações de acompanhamento planejadas que irão limitar melhor a órbita do exoplaneta.

Daniel Apai explicou:

Se o exoplaneta estivesse mais afastado da estrela mais massiva, seria certamente lançado para fora do sistema. As nossas simulações de computador mostraram que este tipo de órbita pode ser estável, mas se variarmos os parâmetros apenas um bocadinho, o sistema torna-se instável muito rapidamente.

Planetas em sistemas de estrelas múltiplas têm um interesse especial para os astrônomos e cientistas planetários porque mostram como funciona a formação planetária em cenários muito extremos. Apesar dos sistemas de estrelas múltiplas nos parecerem exóticos, uma vez que a nossa órbita se faz em torno de uma estrela solitária, o certo é que os sistemas de estrelas múltiplas são tão comuns como as estrelas individuais.

Kevin Wagner concluiu:

Não é claro entender como é que este exoplaneta acabou por ficar retido numa órbita tão extensa neste sistema extremo e não podemos ainda dizer o que é que este fato poderá significar para a compreensão dos tipos de sistemas planetários, no entanto mostra que existe mais variedade do que julgávamos possível. O que sabemos é que exoplanetas em sistema de estrelas múltiplas têm sido muito pouco estudados, mas são potencialmente tão numerosos como exoplanetas em sistemas de estrelas únicas.

Este trabalho foi descrito no artigo científico intitulado “Direct Imaging Discovery of a Jovian Exoplanet Within a Triple Star System”, assinado por K. Wagner et al., publicado em 7 de julho de 2016 na revista Science.

Notas

[1] As três componentes da estrela tripla são HD 131399A, HD 131399B e HD 131399C, respectivamente, por ordem decrescente de luminosidade. O exoplaneta orbita a estrela mais brilhante e por isso chama-se HD 131399ab.

[2] Durante a maior parte do ano do exoplaneta, as estrelas apareceriam próximas no céu, dando-lhe um familiar lado diurno e lado noturno, com um único nascer e pôr de sol triplo diário. À medida que o exoplaneta se desloca na sua órbita, as estrelas vão-se afastando dia após dia, até chegarem ao ponto em que o pôr de uma coincide com o nascer de outra — altura em que o exoplaneta terá um dia praticamente constante, com ausência de noite, o que aconteceria durante cerca de um quarto da sua órbita, ou seja, cerca de 140 anos terrestres.

Fontes

Phys.org: Newly discovered planet has 3 suns

ESO: eso1624 — A Surprising Planet with Three Suns

Artigo Científico

Science: Direct imaging discovery of a Jovian exoplanet within a triple-star system

._._.