Colisão massiva no sistema planetário KEPLER-107

A imagem mostra uma "frame" do meio de uma simulação hidrodinâmica de uma colisão frontal a alta velocidade entre dois planetas com 10 vezes a massa da Terra. A gama de temperaturas do material está representada pelas quatro cores - cinzento, laranja, amarelo e vermelho, onde o cinzento é a temperatura mais baixa e o vermelho a mais quente. Estas colisões expelem grandes quantidades de materiais do manto, deixando para trás um planeta remanescente com uma alta densidade e um alto teor de ferro, com características parecidas às observadas em Kepler-107c. Crédito: Z. M. Leinhardt e T. Denman (Universidade de Bristol)

Dois dos planetas que orbitam a estrela Kepler-107 podem ser o resultado de um impacto semelhante ao que afetou a Terra e formou a Lua. Uma equipa internacional de investigadores do Instituto de Astrofísica das Canárias, da Universidade de La Laguna, da Universidade de Bristol (Reino Unido) e do INAF (Instituto Nacional de Astrofísica, Itália), publicou os resultados deste trabalho na revista Nature Astronomy.

Desde que, em 1995, foi descoberto o primeiro exoplaneta, foram já encontrados quase 4000 planetas em redor de outras estrelas. Isto permite-nos estudar uma grande variedade de configurações de sistemas planetários. A evolução dos planetas em órbita de outras estrelas pode ser afetada, principalmente, por dois fenómenos: a evaporação das camadas superiores do planeta devido aos efeitos dos raios-X e raios UV emitidos pela estrela central, e pelos impactos de outros corpos celestes do tamanho de um planeta.

Este último foi observado várias vezes em sistemas extrassolares, mas, até agora, não havia provas da existência de grandes impactos, como aparentemente ocorreu no sistema Kepler-107. A estrela central, Kepler-107, é um pouco maior que o Sol e tem quatro planetas em órbita; foram os dois planetas mais interiores que atraíram o interesse dos astrofísicos. Usando dados do satélite Kepler da NASA e do TNG (Telescópio Nacional Galileu) no Observatório Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma, Ilhas Canárias), a equipa determinou os parâmetros da estrela e mediu o raio e a massa destes planetas.

 Embora os planetas mais interiores tenham raios semelhantes, as suas massas são muito diferentes. De facto, o segundo é mais de duas vezes mais denso que o primeiro. A extraordinariamente alta densidade do planeta Kepler-107c equivale a mais do dobro da densidade da Terra. Esta densidade, excecional para um planeta, tem intrigado os cientistas, e sugere que o seu núcleo metálico, a sua parte mais densa, é anormalmente grande para um planeta.

Tal seria ainda considerado normal não fosse pela previsão de que a foto-evaporação faz com que o planeta mais denso num sistema seja o mais próximo da sua estrela. Para explicar como é possível que, neste caso, o exoplaneta mais próximo tenha menos de metade da densidade do segundo, foi proposta a hipótese de que o planeta Kepler-107c foi formado como resultado de um grande impacto. Este impacto deve ter arrancado as suas camadas exteriores, deixando o núcleo central como uma fração muito maior do que anteriormente. Após testes realizados por meio de simulações, esta hipótese parece ser a mais provável.

Este estudo permitirá compreender melhor a formação e evolução dos exoplanetas. Especificamente, destaca a importância da relação entre a física estelar e a investigação exoplanetária. "Precisamos de conhecer a estrela para entender melhor os planetas que orbitam em seu redor," realça Savita Mathur, investigadora do Instituto de Astrofísica das Canárias em Tenerife, coaturoa do artigo. 

"Neste estudo fizemos uma análise sistemática para estimar os parâmetros da estrela hospedeira. A sismologia estelar está a desempenhar um papel fundamental no campo exoplanetário, porque demonstrou que é um dos melhores métodos para fazer uma caracterização precisa das estrelas". É por isso que, durante a última década, se tornou um dos principais métodos de caracterização estelar e assim continuará nos próximos anos, graças às missões espaciais de descoberta exoplanetária: TESS (NASA) e PLATO (ESA).

Fonte: Astronomia OnLine