Novo catálogo apresenta uma paisagem diversificada de exoplanetas com mundos estranhos e exóticos

NASA TESS-Keck Survey é a maior análise uniforme de planetas TESS até o momento 

Representação artística da variedade de exoplanetas apresentados no novo Catálogo de Massas do Levantamento TESS-Keck, a maior análise homogénea de planetas do TESS divulgada por qualquer levantamento até agora. Crédito: Observatório W. M. Keck/Adam Makarenko

Um novo e robusto catálogo foi lançado apresentando 126 exoplanetas confirmados e candidatos descobertos com o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) em colaboração com o Observatório WM Keck em Maunakea, Havaí.

Nesta última edição do TESS-Keck Survey, o catálogo consiste em milhares de observações de velocidade radial (RV) que revelam uma mistura fascinante de tipos de planetas além do nosso sistema solar, desde mundos raros com ambientes extremos até aqueles que poderiam possivelmente suportar vida.

O estudo foi publicado na edição de hoje do The Astrophysical Journal Supplement .

“Os resultados provenientes da pesquisa TESS-Keck representam a maior contribuição para a compreensão da natureza física e das arquiteturas de sistemas dos novos planetas que o TESS descobriu”, diz Alex Polanski, estudante de graduação em Física e Astronomia da Universidade do Kansas, principal autor do estudo. papel. “Catálogos como este ajudam os astrónomos a colocar mundos individuais no contexto do resto da população de exoplanetas.”

Polanski e uma equipa global de astrónomos de diversas instituições passaram três anos a desenvolver o catálogo; eles pegaram dados planetários do TESS e analisaram 9.204 medições de RV, 4.943 das quais foram feitas ao longo de 301 noites de observação usando o instrumento de caça a planetas do Observatório Keck, chamado Espectrômetro Echelle de Alta Resolução (HIRES). 

“Os resultados do TESS-Keck Survey dependem fundamentalmente da espectroscopia Doppler do HIRES do Observatório Keck. A comunidade científica dos EUA tem confiado neste instrumento robusto para estudos de exoplanetas há quase três décadas”, afirma o professor associado de física e astronomia da Universidade do Kansas, Ian Crossfield, coautor do artigo.

A equipe também obteve 4.261 RV adicionais com o Automated Planet Finder dos Observatórios da Universidade da Califórnia no Observatório Lick, na Califórnia. Com o total combinado de medições de RV, foram capazes de calcular as massas de 120 planetas confirmados mais seis planetas candidatos.

“As medições de RV permitem aos astrónomos detectar e aprender as propriedades destes sistemas exoplanetários. Quando vemos uma estrela oscilando regularmente para frente e para trás, podemos inferir a presença de um planeta em órbita e medir a massa do planeta”, diz Crossfield.

A oscilação produz uma mudança regular nos comprimentos de onda devido ao efeito Doppler, que é detectado através do método RV — uma das técnicas usadas para encontrar exoplanetas. O fenômeno refere-se ao efeito gravitacional que um exoplaneta exerce sobre sua estrela hospedeira, puxando a estrela enquanto o planeta orbita ao seu redor.

Quando a estrela hospedeira se move em direção a um telescópio, a sua luz visível torna-se ligeiramente mais azul; quando se afasta de nós, a luz fica ligeiramente mais vermelha. É muito parecido com o comportamento do som; a sirene de um caminhão de bombeiros fica mais aguda à medida que se aproxima de você e soa mais grave à medida que se afasta.

Dos planetas perfilados no TESS-Keck Survey, dois planetas - TOI-1824 b e TOI-1798 c - destacam-se como exemplos de mundos que têm características tão peculiares que fornecem uma nova visão sobre a classificação de exoplanetas e servem como potenciais pedras de toque para aprofundamento dos astrónomos. ' compreensão das diversas maneiras pelas quais os planetas se formam e evoluem.

TOI-1824 b: Um Sub-Netuno Superdenso

 Impressão de artista do sistema TOI-1824. O exoplaneta TOI-1824 b é um sub-Neptuno superdenso com quase 19 vezes a massa da Terra, mas apenas 2,6 vezes o seu tamanho. Crédito: Observatório W. M. Keck/Adam Makarenko

Um dos sub-Netunos mais densos do catálogo do TESS-Keck Survey e objeto de outro artigo do TESS-Keck Survey da Universidade da Califórnia (UC), Sarah Lange, estudante de Santa Cruz , TOI-1824 b é incomumente denso para um planeta seu tamanho.

“Com quase 19 vezes a massa da Terra, mas apenas 2,6 vezes o tamanho do nosso planeta natal, TOI-1824 b é um exoplaneta estranho”, diz o coautor Joseph Murphy, estudante de pós-graduação na UC Santa Cruz. “Planetas de tamanho semelhante normalmente têm uma massa entre cerca de 6 e 12 vezes a massa da Terra.”

Uma explicação para o porquê de TOI-1824 b ser tão massivo, mas parecer muito menor do que o normal, é que poderia ter um núcleo semelhante ao da Terra rodeado por uma atmosfera invulgarmente fina e dominada por hidrogénio. Outra possibilidade é que o planeta tenha um núcleo rico em água sob uma atmosfera de vapor.

“Este sub-Netuno superdenso pode ser o primo massivo dos mundos aquáticos, que são pequenos planetas com alto teor de H 2 O que supostamente existem em torno de estrelas anãs vermelhas”, diz Murphy. 

Anãs vermelhas, ou estrelas anãs M, são o tipo de estrela mais comum na Via Láctea. Elas são alvos ideais na busca por mundos habitáveis ​​porque as anãs M são mais frias que o Sol; isso permite que exista água líquida em planetas que orbitam mais perto deles, tornando esses sistemas mais fáceis de estudar.

TOI-1798 c: Uma Super-Terra rara e extrema

TOI-1798, um sistema que alberga dois planetas. O planeta interior é uma estranha super-Terra tão próxima da sua estrela que um ano neste mundo alienígena dura apenas metade de um dia terrestre. Crédito: Observatório W. M. Keck/Adam Makarenko

TOI-1798 é uma anã laranja, ou estrela do tipo K, com dois planetas: TOI-1798 b, um sub-Netuno que tem uma órbita de cerca de oito dias, e TOI-1798 c, uma super-Terra que está tão próxima à sua estrela hospedeira, completa uma órbita em menos de 12 horas. Este raro sistema planetário é um dos poucos sistemas estelares conhecidos por ter um planeta interno com uma órbita de período ultracurto (USP).

“Embora a maioria dos planetas que conhecemos hoje orbitem suas estrelas mais rápido do que Mercúrio orbita o Sol, os USPs levam isso ao extremo. TOI-1798 c orbita a sua estrela tão rapidamente que um ano neste planeta dura menos de meio dia na Terra. Devido à sua proximidade com a sua estrela hospedeira, os USPs também são ultraquentes – recebendo mais de 3.000 vezes a radiação que a Terra recebe do Sol. Existir neste ambiente extremo significa que este planeta provavelmente perdeu qualquer atmosfera que formou inicialmente”, diz Polanski.

Com o Catálogo de Massa do TESS-Keck Survey, os astrónomos têm agora uma nova base de dados para explorar as pesquisas mais recentes sobre mundos que o TESS detectou; isso abre caminho para o estudo mais detalhado das variáveis ​​e condições de seus ambientes, especialmente aqueles que poderiam abrigar a vida como a conhecemos.

“Ainda existem milhares de planetas não confirmados apenas da missão TESS, pelo que grandes libertações de novos planetas como este tornar-se-ão mais comuns à medida que os astrónomos trabalham para compreender a diversidade de mundos que vemos hoje”, diz Crossfield.

Fonte: keckobservatory.org