Inscreva-se no boletim científico da Wonder Theory da CNN. Explore o universo com notícias de descobertas fascinantes, avanços científicos e muito mais.
CNN
–
Os astrônomos usaram dois satélites diferentes de detecção de exoplanetas para resolver um mistério cósmico e revelar uma rara família de seis planetas localizados a cerca de 100 anos-luz da Terra. Esta descoberta pode ajudar os cientistas a descobrir os segredos da formação planetária.
Os seis planetas exteriores giram em torno de uma estrela brilhante, semelhante ao Sol, chamada HD110067, localizada na constelação de Coma Berenice, no céu setentrional. Maiores que a Terra, mas menores que Netuno, os planetas se enquadram em uma categoria pouco compreendida chamada planetas subnetunianos, que geralmente são encontrados orbitando estrelas semelhantes ao Sol na Via Láctea. Os planetas, rotulados de b a g, orbitam a estrela em uma dança celestial conhecida como ressonância orbital.
Existem padrões discerníveis quando os planetas completam as suas órbitas e exercem forças gravitacionais uns sobre os outros, de acordo com um estudo publicado quarta-feira na revista. Revista natureza. Para cada seis órbitas completadas pelo planeta b, o planeta mais próximo da estrela, o planeta mais distante g completa uma órbita.
Como o planeta c faz três órbitas ao redor da estrela, o planeta d faz duas, e quando o planeta e completa quatro órbitas, o planeta f faz três.
Este ritmo harmônico cria uma cadeia ressonante, onde os seis planetas estão alinhados a cada poucas órbitas.
O que torna esta família planetária uma descoberta incomum é que pouco mudou desde que o sistema se formou, há mais de mil milhões de anos, e esta descoberta pode lançar luz sobre a evolução dos planetas e a origem dos subplanetas dominantes. Em nossa galáxia natal.
Os pesquisadores notaram o sistema estelar pela primeira vez em 2020, quando o Transiting Exoplanet Survey Satellite da NASA, ou TESS, detectou quedas no brilho de HD110067. Uma queda na luz estelar indica frequentemente um planeta a passar entre a sua estrela hospedeira e um satélite observador à medida que o planeta se move ao longo do seu caminho orbital. A detecção dessas quedas no brilho, conhecida como método de trânsito, é uma das principais estratégias usadas pelos cientistas para identificar exoplanetas por meio de telescópios terrestres e espaciais.
Os astrônomos determinaram os períodos orbitais de dois planetas ao redor da estrela a partir dos dados de 2020. Dois anos depois, o TESS observou a estrela novamente e as evidências sugeriram diferentes períodos orbitais para esses planetas.
Quando os conjuntos de dados não foram coletados, o astrônomo e principal autor do estudo, Raphael Luc, e alguns colegas decidiram dar uma nova olhada na estrela usando um satélite diferente – um satélite. Caracterização de satélites de exoplanetas da Agência Espacial EuropeiaOu Khufu. Enquanto o TESS é usado para observar partes do céu noturno para fins de observação curtos, o Khufu é usado para observar uma estrela de cada vez.
ESA/ATG Medialab
A ilustração deste artista mostra Khufu em órbita ao redor da Terra enquanto procura por exoplanetas.
“Procuramos sinais entre todos os períodos de tempo possíveis pelos quais esses planetas poderiam passar”, disse Luckey, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Chicago.
Ele disse que os dados coletados por Khufu ajudaram a equipe a resolver a “história de detetive” iniciada pelo TESS. Khufu conseguiu determinar a presença de um terceiro planeta no sistema, o que foi decisivo para confirmar os períodos orbitais dos outros dois planetas, bem como a sua ressonância rítmica.
À medida que a equipa comparava o resto dos dados inexplicáveis do TESS com as observações de Quéops, descobriram os outros três planetas que orbitam a estrela. Operações de acompanhamento utilizando telescópios terrestres confirmaram a existência dos planetas.
O tempo atribuído a Khufu para observar a estrela ajudou os astrónomos a eliminar sinais mistos dos dados do TESS para determinar quantos planetas transitavam em frente da estrela e os ecos das suas órbitas.
“Khufu nos deu esta formação ressonante que nos permitiu prever todos os outros períodos. Se não fosse por esta revelação de Khufu, teria sido impossível”, disse Loki.
O planeta mais próximo leva pouco mais de nove dias terrestres para completar sua órbita ao redor da estrela, e o planeta mais distante leva cerca de 55 dias. Todos os planetas têm órbitas mais rápidas em torno de sua estrela do que Mercúrio, que leva 88 dias para completar uma órbita ao redor do Sol.
Dado o quão próximos estão de HD110067, os planetas provavelmente têm temperaturas médias extremas semelhantes a Mercúrio e Vênus, variando entre 332°F e 980°F (167°C e 527°C).
A formação de sistemas planetários, como o nosso sistema solar, pode ser um processo violento. Embora os astrónomos acreditem que os planetas tendem a formar-se inicialmente em ressonância em torno das estrelas, a influência gravitacional de planetas massivos, a sua colisão com uma estrela que passa ou a colisão com outro corpo celeste podem perturbar o equilíbrio harmónico.
A maioria dos sistemas planetários não estão em ressonância, e aqueles que contêm múltiplos planetas que mantiveram as suas órbitas rítmicas iniciais são raros, disse Luckey, razão pela qual os astrónomos querem estudar detalhadamente HD110067 e os seus planetas como um “fóssil raro”.
NASA, ESA, Agência Espacial Canadense, Ralph Crawford (STScI)
Este conceito artístico mostra como poderia ser o exoplaneta WASP-17 b. WASP-17 b, também conhecido como Ditsö̀, é um gigante de gás quente que orbita sua estrela a uma distância de apenas 0,051 UA (cerca de 4,75 milhões de milhas, ou um oitavo da distância entre Mercúrio e o Sol), completando um circuito completo em cerca de 3,7 dias terrestres. O sistema está localizado na Via Láctea, a cerca de 1.300 anos-luz da Terra, na constelação do Escorpião. Com um volume mais de sete vezes o tamanho de Júpiter e uma massa inferior a metade da de Júpiter, WASP-17 b é um planeta extremamente inchado. Seu curto período orbital, grande tamanho e atmosfera espessa e expansiva o tornam ideal para observação usando espectroscopia de transmissão, que envolve medir os efeitos da atmosfera de um planeta na luz estelar que é filtrada através dele. A atmosfera do WASP-17 b consiste principalmente de hidrogênio e hélio, bem como pequenas quantidades de vapor d’água, um pouco de dióxido de carbono e outras moléculas. Observações de luz infravermelha de 5 a 12 mícrons do MIRI (Mid-Infrared Instrument) de Webb mostram que a atmosfera de WASP-17 b também contém nuvens feitas de nanocristais de quartzo (SiO2). WASP-17 b tem alcance bloqueado e órbita retrógrada. Sua temperatura varia de cerca de 1.000 K (1.350 °F ou 725 °C) no lado noturno mais frio a quase 2.000 K (3.150 °F ou 1.725 °C) no lado da luz diurna perpétua. A estrela, WASP-17 (também chamada Diwö), é uma estrela do tipo F: ligeiramente maior, mais massiva, mais quente e mais branca que o Sol. O conceito deste artista é baseado em novos dados coletados pelo MIRI, bem como em observações anteriores de outros telescópios terrestres e espaciais, incluindo o Telescópio Hubble da NASA e os telescópios espaciais Spitzer aposentados. Webb não tirou nenhuma foto do planeta.
Cristais de quartzo foram descobertos flutuando na atmosfera de um exoplaneta
“Acreditamos que apenas cerca de um por cento de todos os sistemas permanecem em ressonância”, disse Luckey em comunicado. “Isso nos mostra a formação original de um sistema planetário intocado.”
Esta descoberta é a segunda vez que Khufu ajuda a detectar um sistema planetário com ressonância orbital. O primeiro, conhecido como TOI-178 anunciado em 2021.
“Nas palavras da nossa equipa científica: Khufu faz com que descobertas notáveis pareçam comuns”, disse Maximilian Günther, cientista do projecto Khufu da ESA, num comunicado: “Dos três sistemas de ressonância de seis planetas conhecidos, este é agora o segundo encontrado”. Khufu, e em apenas três anos de operações.”
O sistema também poderia ser usado para estudar como os planetas subnetunianos se formam, disseram os autores do estudo.
Embora os planetas subnetunianos sejam comuns na Via Láctea, eles não são encontrados em nosso sistema solar. Há pouco acordo entre os astrónomos sobre como estes planetas se formaram e do que são feitos, pelo que um sistema completo composto por planetas subnetunianos poderia ajudar os cientistas a determinar mais sobre a sua origem, disse Luckey.
Muitos exoplanetas foram encontrados orbitando estrelas anãs que são muito mais frias e menores que o nosso Sol, como o nosso planeta O famoso sistema TRAPPIST-1 e seus sete planetasFoi anunciado em 2017. Embora o sistema TRAPPIST-1 também contenha uma corda de ressonância, a fraqueza da estrela hospedeira torna as observações difíceis.
Mas HD110067, que tem uma massa de 80% da massa do nosso Sol, é a estrela mais brilhante conhecida e tem mais de quatro planetas na sua órbita, por isso observar o sistema é muito mais fácil.
As detecções iniciais de massa planetária sugerem que alguns deles têm atmosferas inchadas e ricas em hidrogénio, tornando-os alvos de estudo ideais para o Telescópio Espacial James Webb. À medida que a luz das estrelas passa pelas atmosferas planetárias, o Webb pode ser usado para determinar a composição de cada mundo.
“Os planetas subnetunianos no sistema HD110067 parecem ter massas baixas, indicando que podem ser ricos em gás ou água. Observações futuras, por exemplo, usando o Telescópio Espacial James Webb, estas atmosferas planetárias podem determinar se os planetas têm rochas ou interiores ricos em água.
