Esta é a primeira vez. Um exoplaneta em um disco circunbinário polar em torno de duas estrelas.

Vivemos em uma era de descoberta de exoplanetas. Uma coisa que aprendemos é não nos surpreendermos com os tipos de exoplanetas que continuamos a descobrir. 

Descobrimos planetas onde pode chover vidro ou mesmo ferro, planetas que são restos de núcleos rochosos de gigantes gasosos despojados de suas atmosferas e planetas errantes à deriva, livres de qualquer estrela. 

Esta ilustração mostra uma estrela binária rodeada por um disco espesso de material em órbita polar. Direitos autorais e crédito: Universidade de Warwick/Mark Garlick

Agora, os astrónomos descobriram evidências de um exoplaneta num disco circunbinário em torno de uma estrela binária. O que é notável nesta descoberta é que o disco está numa configuração polar. Isso significa que o exoplaneta se move em torno da sua estrela binária numa órbita circumpolar, e este é o primeiro que os cientistas encontraram.

AC Herculis (AC Her) é uma estrela binária a cerca de 4.200 anos-luz de distância. A estrela primária é bem estudada, enquanto sua parceira é invisível. Possui um disco circunbinário polar, o que é incomum, mas não inédito. Num novo artigo, uma equipe de investigadores apresenta evidências do exoplaneta polar circumbinário.

O artigo é “ AC Her: Evidência do primeiro planeta polar circumbinário. ” Será publicado no The Astrophysical Journal, mas está no site de pré-impressão arxiv. A autora principal é Rebecca Martin, do Nevada Center for Astrophysics da Universidade de Nevada, Las Vegas.

“Examinamos a geometria da estrela binária AC Her do ramo gigante pós-assintótico (AGB) e seu disco circunbinário. Mostramos que as observações descrevem uma órbita binária perpendicular ao disco”, escrevem os autores. O disco está próximo de um alinhamento polar estável, explicam os autores, e o disco tem um grande raio interno. “A explicação mais provável para o grande raio interno da poeira é um planeta dentro do disco circumbinário.”

O disco circumbinário possui uma lacuna reveladora que sinaliza a presença de um planeta.

Essas visualizações 3D mostram duas visualizações diferentes do sistema binário AC Her com um disco circunbinário polar. Existe uma lacuna entre o disco externo (marrom) e o disco interno (vermelho) que sinaliza a presença de um exoplaneta. Se confirmado, é o primeiro planeta polar circumbinário que os astrónomos encontraram. Crédito da imagem: Martin et al. 2023.

Há alguma incerteza em torno da conclusão, e parte dela decorre do tamanho do disco e da cavidade onde as estrelas residem no centro. Em um disco circumpolar, existem diferentes forças com diferentes intensidades em ação que moldam a cavidade estelar. “O tamanho da cavidade de um disco de gás circumbinário depende da separação binária, da excentricidade binária e da inclinação do disco em relação à órbita binária”, explicam os pesquisadores. 

Em um arranjo circumpolar, a cavidade no meio do sistema onde residem as estrelas deveria ser pequena. “O tamanho da cavidade binária é, portanto, um diagnóstico importante para a inclinação do disco em relação à órbita binária”, escrevem. Um disco com orientação polar poderia se estender até 1,6 UA antes do início da cavidade estelar. É uma grande cavidade de poeira e o seu tamanho apoia a existência de um exoplaneta. 

“A configuração polar do disco em AC Her não ajuda a explicar a grande cavidade de poeira, uma vez que um disco alinhado polar tem um tamanho de cavidade menor do que um disco coplanar”, explicam Martin e seus colegas. “A melhor explicação continua sendo a presença de um planeta no disco. Portanto, esta é a primeira evidência de um planeta polar circumbinário!”

A formação planetária em um disco é a mesma, quer o disco seja coplanar ou circumpolar. Mas há um fator adicional no sistema AC Her. A estrela primária é uma estrela pós-AGB, o que significa que já saiu da sequência principal e passou pela sua fase de gigante vermelha. Durante essa fase, uma estrela se expande volumosamente, destruindo planetas próximos e significando sua destruição. Portanto, este planeta poderia ser um exoplaneta de segunda geração, reformado a partir dos destroços dos planetas destruídos de primeira geração.

O disco circumbinário não é exatamente polar. Um disco polar está inclinado de 90? ao plano orbital binário, mas este está apenas 9% errado. “Este é o primeiro disco polar circumbinário observado em torno de uma estrela pós-AGB”, escrevem os autores. A borda interna do disco de poeira está mais afastada do que deveria, e esta é outra indicação de um exoplaneta.

É importante notar que esta não é uma estrela da sequência principal e que os astrónomos nunca viram um planeta polar circumbinário em torno de estrelas que não fossem da sequência principal. “Portanto, esta é a primeira evidência observacional de um planeta polar circumbinário”, apontam os autores.

Este planeta está no disco circunbinário, e não em nenhum dos discos circunstelares. O disco circunbinário, na verdade, alimenta os discos circunstelares dentro da cavidade estelar com material, que pode se tornar combustível para mais formação de planetas. Mas quando um disco circunbinário polar alimenta discos circunstelares polares com material, o arranjo pode ser instável. Eventualmente, o disco circunstelar polar poderia tornar-se coplanar.

Esta ilustração artística mostra o sistema HD 98800 com o seu binário interno composto por dois componentes semelhantes ao Sol rodeados por um disco espesso de material. Direitos autorais e crédito: Universidade de Warwick/Mark Garlick

O sistema AC Her não é a primeira estrela binária com um disco polar. A primeira foi anunciada em 2019 em torno da estrela HD 98800. (HD 98800 é na verdade uma estrela quádrupla contendo um par de estrelas binárias.)

Mas sendo o primeiro disco polar circumbinário a albergar um provável exoplaneta, este sistema invulgar merece ser estudado mais detalhadamente. Há muito que não sabemos sobre o planeta, mas isso não é surpreendente. Até mesmo detectar um desses planetas é extremamente difícil.

A melhor evidência que temos disso está nas características do próprio disco. Mas neste estudo, a equipe identificou apenas a provável presença de um planeta. Não sabemos nada sobre sua massa, raio ou qualquer outra coisa.

Que tipo de planeta é esse? A sua formação num disco polar circumbinário dita as suas características? O que o seu futuro reserva?

As respostas a essas perguntas terão que esperar.

Fonte: Universetoday.com