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Teoria Planetária Virada do Avesso

13 de Abril de 2010

A descoberta de nove novos exoplanetas em trânsito é hoje anunciada no Encontro Nacional de Astronomia do Reino Unido (RAS National Astronomy Meeting, NAM2010). Quando estes novos resultados foram combinados com observações anteriores de exoplanetas em trânsito, os astrónomos surpreenderam-se com o facto de seis deles, numa amostragem de 27, orbitarem na direcção oposta à da rotação da estrela hospedeira - precisamente o contrário do que se passa no nosso Sistema Solar. Estas novas descobertas põem em causa, de maneira séria e inesperada, as actuais teorias de formação planetária. As novas observações sugerem igualmente que sistemas com exoplanetas do tipo Júpiter quente não deverão, muito provavelmente, conter planetas do tipo da Terra.

“Esta é uma verdadeira bomba que estamos a lançar sobre o campo dos exoplanetas,” diz Amaury Triaud, estudante de doutoramento no Observatório de Genebra que, juntamente com Andrew Cameron e Didier Queloz, lidera a maior parte da campanha observacional.

Pensa-se que os planetas se formam no disco de gás e poeira que circunda a estrela jovem. Este disco protoplanetário roda na mesma direcção da própria estrela, e até agora esperava-se que os planetas formados a partir desse disco orbitariam, mais ou menos, no mesmo plano e que se moveriam ao longo das suas órbitas na mesma direcção que a rotação da estrela. É o caso dos planetas do Sistema Solar.

Depois da detecção inicial dos nove novos exoplanetas [1] com o instrumento WASP (do inglês, Wide Angle Search for Planets [2]), a equipa de astrónomos utilizou diversos outros aparelhos para confirmar as descobertas e caracterizar os exoplanetas em trânsito encontrados tanto neste novo rastreio como nos mais antigos: o espectrógrafo HARPS, montado no telescópio de 3.6 metros do ESO, no observatório de La Silla, Chile, dados do telescópio suíço Euler, também em operação em La Silla, e ainda dados de outros telescópios [3].

Surpreendentemente, quando a equipa combinou os novos dados com observações mais antigas, descobriu que mais de metade de todos os exoplanetas do tipo Júpiter quente [4] estudados têm órbitas desalinhadas com o eixo de rotação das suas estrelas hospedeiras. A equipa descobriu inclusivamente que seis exoplanetas desta extensa amostragem (dos quais dois são novas descobertas) têm movimentos retrógrados: orbitam a sua estrela na direcção “errada”.

“Estes novos resultados desafiam claramente o conhecimento convencional de que os planetas devem sempre orbitar na mesma direcção da rotação das suas estrelas,” diz Andrew Cameron da Universidade de St Andrews, que apresentou estes novos resultados no Encontro Nacional de Astronomia do Reino Unido, que tem lugar esta semana em Glasgow.

A origem dos exoplanetas do tipo Júpiter quente tem sido um enigma, desde a descoberta do primeiro há 15 anos atrás. São planetas com massa similares ou maiores que a de Júpiter, mas que orbitam muito próximo da sua estrela. Pensa-se que os núcleos dos planetas gigantes se formam de uma mistura de partículas de rocha e gelo, material que se encontra apenas nas regiões mais frias e afastadas do sistema planetário. Desde modo, estes exoplanetas devem formar-se longe da sua estrela e subsequentemente migrar para órbitas mais interiores, muito mais próximas da estrela hospedeira. Muitos astrónomos pensam que este fenómeno se deve a interacções gravitacionais com o disco de poeira a partir do qual se formam. Este cenário desenrola-se ao longo de alguns milhões de anos e resulta numa órbita alinhada com o eixo de rotação da estrela hospedeira. Este cenário permite igualmente a formação subsequente de planetas rochosos do tipo da Terra. Infelizmente esta teoria não explica as novas observações.

Para explicar os novos exoplanetas retrógrados agora descobertos uma teoria de migração alternativa sugere que a proximidade deste tipo de exoplanetas às suas estrelas não se deve a interacções com o disco de poeira, mas sim a um processo de evolução mais lento que envolve uma “luta” gravitacional com companheiros planetários ou estelares mais distantes, durante centenas de milhões de anos. Depois destas perturbações gravitacionais levarem um exoplaneta gigante a uma órbita inclinada e alongada, este sofrerá fricções de maré, perdendo energia de cada vez que a sua órbita o aproxima da estrela. Deste modo, ficará eventualmente “estacionado” numa órbita quase circular mas inclinada de maneira aleatória, próximo da estrela hospedeira. “Um efeito secundário dramático deste processo seria o de que qualquer pequeno planeta do tipo da Terra seria varrido destes sistemas,” diz Didier Queloz do Observatório de Genebra.

Dois dos novos exoplanetas retrógrados descobertos mostraram já ter companheiros de grande massa, mais distantes, que poderiam ser as potenciais causas deste efeito. Estes novos resultados irão despoletar uma busca intensa de corpos adicionais noutros sistemas planetários.

Este trabalho foi apresentado no Encontro Nacional de Astronomia do Reino Unido (NAM2010, do inglês United Kingdom National Astronomy Meeting) que está a ter lugar esta semana em Glasgow, na Escócia. Nove publicações científicas submetidas em revistas internacionais da especialidade sairão nesta ocasião, quatro das quais utilizam dados obtidos com as infraestruturas do ESO. Na mesma ocasião, o consórcio WASP obteve um prémio da Royal Astronomical Society (2010 Royal Astronomical Society Group Achievement Award).

Notas

[1] A contagem mais recente é de 454 exoplanetas conhecidos.

[2] Os nove novos exoplanetas foram descobertos pelo instrumento WASP (do inglês Wide Angle Search for Planets). O WASP tem dois observatórios robóticos, cada um com oito câmaras de grande ângulo que monitorizam o céu simultaneamente e continuamente à procura de eventos de trânsito planetário. Um trânsito ocorre quando um planeta passa em frente da sua estrela hospedeira, bloqueando temporariamente parte da radiação emitida pela estrela. As oito câmaras de grande ângulo conseguem monitorizar milhões de estrelas em simultâneo, no sentido de detectar estes raros acontecimentos de trânsito. As câmaras WASP são operadas por um consórcio que inclui a Queen’s University de Belfast, as Universidades de Keele, Leicester e St. Andrews, a Open University, o Grupo Isaac Newton de La Palma e o Instituto Astrofisica Canarias.

[3] Para confirmar a descoberta e caracterizar um novo planeta em trânsito, é necessário fazer um estudo de velocidade radial para detectar as oscilações da estrela hospedeira em torno do centro de massa comum (estrela + planeta). Isto é feito com uma rede internacional de telescópios equipados com espectrómetros sensíveis. No hemisfério norte o Nordic Optical Telescope nas ilhas Canárias e o instrumento SOPHIE montado no telescópio de 1.93 metros do Observatório de Haute Provence em França lideram a busca. No sul, o HARPS montado no telescópio de 3.6 metros do ESO e o espectrómetro CORALIE montado no telescópio suíço EULER, ambos em La Silla, foram utilizados para confirmar a descoberta dos novos planetas e medir o ângulo que a órbita de cada planeta faz com o equador da respectiva estrela. Os telescópios robóticos Faulkes no Observatório Las Cumbres, situados no Hawai e Austrália, forneceram medições de brilho para a determinação do tamanho dos planetas. Observações subsequentes dos candidatos a exoplaneta WASP foram obtidas pelo telescópio suíço Euler em La Silla, Chile (em colaboração com colegas do Observatório de Genebra), pelo Nordic Optical Telescope em La Palma e pelo telescópio de 1.93 metros do Observatório de Haute Provence em França (em colaboração com colegas do Institut d'Astrophysique de Paris e do Laboratoire d'Astrophysique de Marseille).

O estudo dos ângulos de inclinação orbital dos exoplanetas WASP foi feito com o instrumento HARPS montado no telescópio de 3.6 metros e com o instrumento CORALIE montado no telescópio suíço Euler, ambos em La Silla, no hemisfério sul, e no Observatório Tautenburg, no Observatório McDonald e no Nordic Optical Telescope, no hemisfério norte.

[4] Exoplanetas do tipo Júpiter quente são planetas com massas similares ou maiores do que a de Júpiter, que orbitam as suas estrelas hospedeiras em órbitas muito mais próximas da estrela do que qualquer planeta do nosso Sistema Solar se encontra do Sol. Como são grandes e estão próximo da estrela hospedeira são mais fáceis de detectar através do seu efeito gravitacional sobre a estrela e ao mesmo tempo têm mais probabilidade de transitar o disco da estrela. A maior parte dos primeiros exoplanetas descobertos pertence a esta classe de objectos.

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1016, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contato local para a imprensa. O representante brasileiro é Gustavo Rojas, da Universidade Federal de São Carlos. A nota de imprensa foi traduzida por Margarida Serote (Portugal) e adaptada para o português brasileiro por Gustavo Rojas.
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Sobre a nota de imprensa

No. da notícia:eso1016-pt-br
Tipo:• X - Stars
Facility:ESO 3.6-metre telescope, Swiss 1.2-metre Leonhard Euler Telescope
Science data:2010ApJ...709..159A
2010AJ....140.2007M
2010A&A...524A..25T
2010A&A...517L...1Q

Imagens

Artist’s impression of an exoplanet in a retrograde orbit
Artist’s impression of an exoplanet in a retrograde orbit
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Gallery of exoplanets with retrograde orbits (artist's impression)
Gallery of exoplanets with retrograde orbits (artist's impression)
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Artist’s impression of an exoplanet in a retrograde orbit (without additional graphics)
Artist’s impression of an exoplanet in a retrograde orbit (without additional graphics)
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Artist’s impression of an exoplanet WASP 8b in a retrograde orbit
Artist’s impression of an exoplanet WASP 8b in a retrograde orbit
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