Mundos distantes sob muitos sóis

Estas imagens mostram algumas das estrelas que albergam exoplanetas com estrelas companheiras (b, c) encontradas durante o projeto. As imagens são composições RGB obtidas com o PanSTARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System). A imagem do meio mostra um sistema triplo hierárquico.Crédito: Mugrauer, PanSTARRS

Será que a Terra é o único planeta habitável do Universo ou existem mais mundos por aí capazes de suportar vida? E, se houverem, como serão? Numa tentativa de responder a estas perguntas fundamentais, os cientistas estão a procurar exoplanetas: mundos distantes que orbitam outras estrelas para lá do nosso Sistema Solar.

Até ao momento, conhecemos mais de 4000 exoplanetas, a maioria dos quais orbitam estrelas individuais como o nosso Sol. O Dr. Markus Mugrauer da Universidade Friedrich Schiller em Jena, Alemanha, descobriu e caracterizou muitos novos sistemas estelares múltiplos que contêm exoplanetas. As descobertas confirmam suposições de que a existência de várias estrelas influencia o processo pelo qual os planetas se formam e desenvolvem. O estudo por Mugrauer, do Instituto Astrofísico e do Observatório da Universidade de Jena, foi agora publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Telescópio espacial fornece dados precisos

"Os sistemas estelares múltiplos são muito comuns na nossa Via Láctea," explica Mugrauer. "Se tais sistemas incluem planetas, são de particular interesse para a astrofísica, porque os sistemas planetários podem diferir do nosso Sistema Solar de maneiras fundamentais." Para descobrir mais sobre estas diferenças, Mugrauer investigou mais de 1300 estrelas que hospedam exoplanetas em órbita para ver se têm estrelas companheiras. Para este fim, acedeu a dados precisos de observação do telescópio espacial Gaia, que é operado pela ESA.

HIP116454 é uma estrela que alberga um sistema planetário na direção da constelação de Peixes e está a aproximadamente 200 anos-luz da Terra. A estrela está acompanhada por uma anã branca significativamente mais fraca (B). A imagem é uma composição RGB obtida pelo SDSS (Sloan Digital Sky Survey).Crédito: Mugrauer, SDSS

Desta maneira, conseguiu demonstrar a existência de cerca de 200 companheiras estelares para estrelas que hospedam exoplanetas até 1600 anos-luz de distância do Sol. Com a ajuda dos dados, Mugrauer também conseguiu caracterizar em mais detalhe as estrelas associadas e os seus sistemas. Ele descobriu que existem sistemas íntimos com distâncias de apenas 20 UA (Unidades Astronómicas) - que no nosso Sistema Solar corresponde aproximadamente à distância de Úrano ao Sol -, bem como sistemas com estrelas separadas por mais de 9000 UA.

Anãs vermelhas e brancas

As estrelas companheiras também variam quanto à sua massa, temperatura e estágio de evolução. As mais massivas têm 1,4 vezes a massa do nosso Sol, enquanto as mais leves têm apenas 8% da massa do Sol. A maioria das estrelas companheiras são anãs frias e de baixa massa com um tom avermelhado.

No entanto, também foram identificadas oito anãs brancas entre as fracas companheiras estelares. Uma anã branca é o núcleo queimado de uma estrela parecida com o Sol, com mais ou menos o tamanho da Terra, mas com metade da massa do nosso Sol. Estas observações mostram que os exoplanetas podem realmente sobreviver ao estágio evolutivo final de uma estrela semelhante ao Sol nas proximidades.

Um sistema triplo a aproximadamente 800 anos-luz da Terra na direção da constelação de Leão com a estrela que hospeda um sistema planetário, K2-27 (estrela brilhante à esquerda). A imagem é uma composição RGB obtida com o PanSTARRS. Para a direita, a primeira estrela companheira (A) pode ser facilmente observada. Logo abaixo de K2-27 está a segunda companheira estelar (C), com um tom avermelhado.Crédito: Mugrauer, PanSTARRS

Sistemas estelares duplos, triplos e quádruplos com exoplanetas

A maioria dos sistemas estelares com exoplanetas identificados no estudo possui duas estrelas. No entanto, foram detetadas cerca de duas dúzias de sistemas triplos e até um sistema quádruplo. No intervalo de distâncias investigadas, entre aproximadamente 20 e 10.000 UA, um total de 15% das estrelas estudadas possui pelo menos uma estrela companheira. Isto é apenas cerca de metade da frequência esperada em geral para estrelas do tipo solar. Além disso, as estrelas companheiras detetadas mostram distâncias cerca de cinco vezes maiores do que em sistemas comuns.

"Estes dois factores, em conjunto, podem indicar que a influência de várias estrelas num sistema estelar atrapalha o processo de formação planetária bem como o desenvolvimento das suas órbitas," disse Mugrauer. A causa disto pode ser, em primeiro lugar, o impacto gravitacional de uma companheira estelar no disco de gás e poeira a partir do qual os se planetas se formam em redor da estrela hospedeira. Mais tarde, a gravitação da companheira estelar influencia o movimento dos planetas em torno da sua estrela hospedeira.

Markus Mugrauer gostaria de continuar o projeto. No futuro, também, a multiplicidade de estrelas hospedeiras planetárias recém-descobertas seria estudada usando dados da missão Gaia e quaisquer estrelas companheiras detetadas seriam caracterizadas com precisão. "Além disso, combinaremos os resultados com os de uma campanha internacional de observação, que atualmente estamos a realizar sobre o mesmo tópico no Observatório Paranal do ESO," acrescentou Mugrauer. "Seremos capazes de investigar a influência precisa da multiplicidade estelar na formação e no desenvolvimento dos planetas."

Fonte: Astronomia OnLine