Este Júpiter quente está condenado a colidir com sua estrela em apenas três milhões de anos

Em 2008, os astrónomos do estudo SuperWASP avistaram WASP-12b enquanto transitava em frente da sua estrela. Na época, fazia parte de uma nova classe de exoplanetas (“Júpiteres Quentes”) descoberta pouco mais de uma década antes.

Impressão artística do escaldante planeta gasoso WASP-12b e sua estrela. Uma equipa de astrofísicos liderada por Princeton mostrou que este exoplaneta está a espiralar em direção à sua estrela hospedeira, rumo à destruição certa dentro de cerca de 3 milhões de anos. Crédito: NASA/JPL-Caltech

No entanto, observações subsequentes revelaram que WASP-12b foi o primeiro Júpiter Quente observado que orbita tão próximo da sua estrela-mãe que ficou deformado. Embora tenham sido sugeridos vários cenários plausíveis para explicar estas observações, uma teoria amplamente aceite é que o planeta está a ser desmembrado à medida que cai lentamente na sua estrela. 

Com base na taxa observada de “decadência das marés”, os astrónomos estimam que WASP-12b cairá na sua estrela-mãe dentro de cerca de dez milhões de anos. Num estudo recente , astrónomos do projecto Asiago Search for Transit Timing Variations of Exoplanets (TASTE) apresentaram uma análise que combina novos dados espectrais do Observatório de La Silla com 12 anos de curvas de luz de trânsito não publicadas e dados de arquivo. Os seus resultados são consistentes com observações anteriores que sugerem que WASP-12b está a sofrer rapidamente uma dissipação de maré e será consumido pela sua estrela.

Seus resultados foram publicados em um artigo intitulado “ TASTE V. Uma nova investigação terrestre do decaimento orbital no ultraquente Júpiter WASP-12b ”, publicado em 21 de fevereiro na revista Astronomy & Astrophysics . O artigo é o quinto de uma série publicada pelo projeto TASTE, um esforço colaborativo que envolve astrônomos e astrofísicos do Instituto Nacional de Astrofísica (INAF), do Centro Universitário de Estudos e Atividades Espaciais “Giuseppe Colombo” (CISAS) e vários italianos. universidades e observatórios.

Impressão artística de WASP-12b, um Júpiter Quente deformado pela sua órbita próxima à sua estrela. Crédito: NASA

WASP-12b foi um dos muitos Júpiteres Quentes descobertos pelo Wide Angle Search for Planets (WASP), um consórcio internacional financiado e operado pela Warwick University e pela Keele University. Em termos de descobertas de exoplanetas, o WASP ficou atrás apenas da missão Kepler e também contou com o Método de Trânsito.

Isto consiste em monitorar estrelas em busca de quedas periódicas na luminosidade para inferir a presença de planetas e restringir seu tamanho e períodos orbitais. Com base nas observações da sua anã tipo F (anã branca amarela), a pesquisa WASP determinou que era um gigante gasoso 1,465 vezes mais massivo que Júpiter, com um período orbital de 1,1 dias.

Pietro Leonardi, estudante de doutorado em ciência e tecnologia espacial na Università di Trento, foi o autor principal do artigo. Como ele disse ao Universe Today por e-mail, a descoberta de Júpiteres Quentes (HJ) representou um grande avanço nos estudos de exoplanetas:

“A primeira descoberta de um exoplaneta em torno de uma estrela do tipo solar por Mayor & Queloz (1995) revolucionou completamente a forma como pensávamos que os planetas deveriam e poderiam ser encontrados orbitando uma estrela. Como seres humanos, muitas vezes temos a tendência de imaginar novos conceitos próximos daqueles que já entendemos. Este preconceito cognitivo é igualmente aplicável aos cientistas, que são, afinal, indivíduos comuns.

“Até 1995, era amplamente assumido que os exoplanetas – planetas que orbitam estrelas para além do nosso sistema solar – seriam semelhantes aos do nosso próprio sistema solar. Esperávamos encontrar grandes gigantes gasosos como Júpiter, Saturno, Urano e Netuno residindo a distâncias significativas de suas estrelas hospedeiras, enquanto planetas rochosos menores como Mercúrio, Vênus, Terra e Marte ocupariam as regiões internas.”

Os astrónomos encontraram outro Júpiter quente numa órbita polar em torno da sua estrela. Esta ilustração mostra o exoplaneta WASP-79 b seguindo uma órbita polar em torno de sua estrela. Crédito: NASA/GSFC

A descoberta de um enorme gigante gasoso orbitando muito próximo da sua estrela quebrou estas expectativas e forçou os astrónomos a reavaliar as suas teorias sobre a formação e evolução dos planetas. Por exemplo, os cientistas há muito sustentavam que os sistemas de exoplanetas provavelmente se assemelhavam ao Sistema Solar e que os seus planetas se formaram perto de onde orbitavam. Neste cenário, os planetas rochosos formam-se mais perto dos seus sóis, enquanto os gigantes gasosos se formam nos confins exteriores, para além da “ Linha de Gelo ” – a fronteira além da qual os elementos voláteis (hidrogénio, carbono, azoto e oxigénio) começam a congelar.

“Isso destacou o fato de que nosso Sistema Solar não é representativo do sistema planetário típico do universo; em vez disso, parece ser uma exceção”, disse Leonardi. No entanto, WASP-12b se destacou de outros HJs por ser o único que parecia estar passando por variações em sua órbita. Vários cenários foram propostos para isso, incluindo a possibilidade de que ele estivesse sofrendo decaimento das marés (caindo lentamente em sua estrela). Como explicou Leonardi:

“WASP-12b é um planeta muito extremo. Na verdade, faz parte da subcategoria chamada Júpiteres ultraquentes. O planeta está muito próximo da sua estrela hospedeira, orbitando-a em apenas 1,09 dias e tendo uma temperatura superficial de 2600 K. Devido à sua extrema proximidade com a sua estrela hospedeira, o planeta sente uma forte atração gravitacional que retira parte da sua atmosfera de partículas pesadas. metais, que criam um disco ao redor da estrela.

Quando foi descoberto pela primeira vez que WASP-12b tinha uma órbita variável, as outras explicações que foram exploradas foram o efeito Rømer e a precessão apsidal.”

No cenário anterior, a variação temporal foi atribuída ao fato de a estrela estar mais próxima da Terra na direção da linha de visão. Neste último caso, foi devido a uma rotação gradual da órbita do planeta. Para seu estudo, Leonardi e seus colegas apresentaram uma nova análise baseada em 28 curvas de luz de trânsito inéditas coletadas pelo Observatório Asiago entre 2010 e 2022.

Isso foi combinado com todos os dados de arquivo disponíveis e espectros atualizados de alta resolução obtidos pelo High Accuracy Instrumento Radial Velocity Planet Searcher-North (HARPS-N) montado no telescópio de 3,6 metros do ESO, no Observatório de La Silla.

 Uma concepção artística do quente Júpiter WASP-79b. Crédito: NASA)

Estas observações permitiram à equipa confirmar que a órbita do planeta está a decair e que a sua estrela irá consumi-lo mais cedo do que o esperado – em 3 milhões de anos em vez de dez. Estes resultados resolveram efetivamente o debate sobre a órbita peculiar deste planeta e apresentam oportunidades para estudos de acompanhamento. Disse Leonardo:

“Este estudo ajuda-nos a aproximar-nos da compreensão do raro cenário de decaimento orbital das marés e dá-nos um laboratório perfeito para estudar as interações estrela-planeta. O sistema ainda não foi descoberto em vários aspectos, por exemplo, ainda precisamos entender como essa rápida dissipação das marés é possível.

De acordo com as nossas teorias, a dissipação de marés que observamos não deveria ser possível numa estrela ainda na sequência principal. No entanto, os nossos parâmetros estelares precisos inferidos a partir dos espectros do HARPS@TNG confirmam que a estrela ainda está na sequência principal.”

Nos últimos trinta anos, o campo dos estudos de exoplanetas experimentou um crescimento tremendo e acelerado. Com mais de 5.000 exoplanetas confirmados disponíveis para estudo, o campo está agora a transitar da descoberta para a caracterização. Quanto mais aprendemos sobre mundos além do nosso Sistema Solar, mais podemos inferir sobre a natureza dos planetas no nosso Universo e como eles se formam e evoluem com o tempo. Algum dia, isto poderá levar a uma nova compreensão da natureza da própria vida e das condições sob as quais ela pode surgir.

Fonte: Universetoday.com