As estrelas mais brilhantes do céu noturno podem retirar planetas do tamanho de Netuno até seus núcleos rochosos

Nos últimos 25 anos, os astrônomos encontraram milhares de exoplanetas em torno de estrelas em nossa galáxia, mas mais de 99% deles orbitam estrelas menores – de anãs vermelhas a estrelas um pouco mais massivas que o nosso sol, que é considerado uma estrela de tamanho médio.

Concepção artística de um planeta do tamanho de Netuno, à esquerda, em torno de uma estrela azul do tipo A. Os astrônomos da UC Berkeley descobriram um gigante de gás difícil de encontrar em torno de uma dessas estrelas brilhantes, mas de curta duração, bem na borda do deserto quente de Netuno, onde a forte radiação da estrela provavelmente retira qualquer planeta gigante de seu gás. Crédito: Steven Giacalone, UC Berkeley

Poucos foram descobertos em torno de estrelas ainda mais massivas, como estrelas do tipo A – estrelas azuis brilhantes duas vezes maiores que o Sol – e a maioria dos exoplanetas observados são do tamanho de Júpiter ou maiores. Algumas das estrelas mais brilhantes do céu noturno, como Sirius e Vega, são estrelas do tipo A.

Universidade da Califórnia, Berkeley, os astrônomos agora relatam um novo planeta do tamanho de Netuno – chamado HD 56414 b – em torno de uma dessas estrelas do tipo A de queima quente, mas de curta duração, e fornecem uma dica sobre por que tão poucos gigantes gasosos menores do que Júpiter foram vistas em torno do 1% mais brilhante das estrelas em nossa galáxia.

Os métodos atuais de detecção de exoplanetas encontram mais facilmente planetas com períodos orbitais curtos e rápidos em torno de suas estrelas, mas esse planeta recém-descoberto tem um período orbital mais longo do que a maioria dos descobertos até o momento. Os pesquisadores sugerem que um planeta do tamanho de Netuno mais fácil de encontrar, próximo a uma estrela brilhante do tipo A, seria rapidamente despojado de seu gás pela forte radiação estelar e reduzido a um núcleo indetectável.

Embora essa teoria tenha sido proposta para explicar os chamados desertos quentes de Netuno em torno de estrelas mais vermelhas, se isso se estendeu a estrelas mais quentes – estrelas do tipo A são cerca de 1,5 a 2 vezes mais quentes que o sol – era desconhecido por causa da escassez de planetas conhecidos ao redor. algumas das estrelas mais brilhantes da galáxia.

“É um dos menores planetas que conhecemos em torno dessas estrelas realmente massivas”, disse Steven Giacalone, estudante de pós-graduação da UC Berkeley. “Na verdade, esta é a estrela mais quente que conhecemos com um planeta menor que Júpiter. futuro previsível.”

Deserto quente de Netuno 

A descoberta do que os pesquisadores chamam de “Netuno quente” fora da zona onde o planeta teria sido despojado de seu gás sugere que estrelas brilhantes do tipo A podem ter numerosos núcleos invisíveis dentro da zona quente de Netuno que estão esperando para serem descobertos. através de técnicas mais sensíveis.

Os astrônomos encontraram milhares de exoplanetas (pontos pretos) ao redor de estrelas na Via Láctea, mas poucos planetas do tamanho de Netuno foram descobertos em órbitas de curto período em torno de suas estrelas, criando o que os astrônomos chamam de deserto de Netuno Quente (região rosa, representando planetas). com raios 3-10 vezes maiores que os da Terra com períodos orbitais inferiores a 3 dias). Um planeta recém-descoberto do tamanho de Netuno (estrela amarela) sugere que eles não sobrevivem o suficiente para serem detectados. Os planetas neste gráfico foram descobertos quando cruzaram em frente ou transitaram em sua estrela, diminuindo sua luz. As técnicas atuais limitam-se a encontrar planetas em órbitas próximas e de curto período, menos de cerca de 100 dias. Crédito: Gráfico por Steven Giacalone, usando dados cortesia da NASA

“Podemos esperar ver um acúmulo de núcleos Neptunianos remanescentes em curtos períodos orbitais” em torno dessas estrelas, concluíram os pesquisadores em seu artigo. A descoberta também contribui para a nossa compreensão de como as atmosferas planetárias evoluem, disse Courtney Dressing, professora assistente de astronomia da UC Berkeley. 

“Há uma grande questão sobre como os planetas retêm suas atmosferas ao longo do tempo”, disse Dressing. “Quando estamos olhando para planetas menores, estamos olhando para a atmosfera com a qual se formou quando se formou originalmente a partir de um disco de acreção? Estamos olhando para uma atmosfera que foi expelida do planeta ao longo do tempo? para observar planetas recebendo diferentes quantidades de luz de sua estrela, especialmente diferentes comprimentos de onda de luz, que é o que as estrelas A nos permitem fazer – nos permite alterar a proporção de raios X para luz ultravioleta – então podemos tentar veja como exatamente um planeta mantém sua atmosfera ao longo do tempo.”

De acordo com Dressing, está bem estabelecido que planetas altamente irradiados, do tamanho de Netuno, orbitando estrelas menos massivas, semelhantes ao Sol, são mais raros do que o esperado. Mas se isso vale para planetas que orbitam estrelas do tipo A não é conhecido porque esses planetas são difíceis de detectar.

E uma estrela do tipo A é um animal diferente das anãs F, G, K e M menores. Planetas próximos que orbitam estrelas semelhantes ao Sol recebem grandes quantidades de raios-X e radiação ultravioleta, mas planetas próximos que orbitam estrelas do tipo A experimentam muito mais radiação ultravioleta próxima do que radiação de raios-X ou radiação ultravioleta extrema.

“Determinar se o deserto quente de Netuno também se estende a estrelas do tipo A fornece informações sobre a importância da radiação ultravioleta próxima no controle da fuga atmosférica”, disse ela. “Este resultado é importante para entender a física da perda de massa atmosférica e investigar a formação e evolução de pequenos planetas.”

O planeta HD 56414 b foi detectado pela missão TESS da NASA enquanto transitava por sua estrela, HD 56414. Dressing, Giacalone e seus colegas confirmaram que HD 56414 era uma estrela do tipo A obtendo espectros com o telescópio de 1,5 metros operado pelo Small and Moderate Aperture Research Telescope System (SMARTS) Consórcio em Cerro Tololo no Chile.

O planeta tem um raio 3,7 vezes o da Terra e orbita a estrela a cada 29 dias a uma distância igual a cerca de um quarto da distância entre a Terra e o Sol. O sistema tem aproximadamente 420 milhões de anos, muito mais jovem do que a idade de 4,5 bilhões de anos do nosso sol.

Os pesquisadores modelaram o efeito que a radiação da estrela teria no planeta e concluíram que, embora a estrela possa estar diminuindo lentamente em sua atmosfera, provavelmente sobreviveria por um bilhão de anos – além do ponto em que se espera que a estrela se desfaça. queimar e entrar em colapso, produzindo uma supernova.

Giacalone disse que planetas do tamanho de Júpiter são menos suscetíveis à fotoevaporação porque seus núcleos são maciços o suficiente para manter seu gás hidrogênio.

“Existe esse equilíbrio entre a massa central do planeta e o quão inchada é a atmosfera”, disse ele. “Para planetas do tamanho de Júpiter ou maiores, o planeta é massivo o suficiente para manter gravitacionalmente sua atmosfera inchada. À medida que você desce para planetas do tamanho de Netuno, a atmosfera ainda é inchada, mas o planeta não é tão massivo, então eles podem perder suas atmosferas mais facilmente.”

Giacalone e Dressing continuam a procurar mais exoplanetas do tamanho de Netuno em torno de estrelas do tipo A, na esperança de encontrar outros dentro ou perto do deserto quente de Netuno, para entender onde esses planetas se formam no disco de acreção durante a formação estelar, se eles se movem para dentro ou para fora. para fora ao longo do tempo, e como suas atmosferas evoluem.

Fonte: phys.org