Caçadores de exoplanetas gigantes: procurem por discos de detritos

JPL-Caltech / NASA

Impressão artística mostra um grande exoplaneta fazer com que corpos menores colidam em um disco de poeira

Não há um mapa que mostre todos os milhares de milhões de exoplanetas que se escondem na nossa galáxia – estão tão distantes e são tão tênues em comparação com suas estrelas que é muito difícil encontrá-los.

Agora, os astrônomos à procura de novos mundos definiram um possível marcador para exoplanetas gigantes.

Um novo estudo descobriu que os exoplanetas gigantes que orbitam longe das suas estrelas são mais propensos a serem encontrados em torno de estrelas jovens que têm um disco de poeira e detritos do que aquelas sem discos.

O estudo, publicado na revista The Astronomical Journal, focou-se em planetas com mais de cinco vezes a massa de Júpiter.

Este estudo é o maior, até hoje, de estrelas com discos de detritos empoeirados, e encontrou as melhores evidências, também até hoje, de que os planetas gigantes são responsáveis por manter esse material sob controle.

“A nossa pesquisa é importante para o modo como as missões futuras vão planejar quais estrelas observar”, afirma Tiffany Meshkat, autora principal e cientista assistente do IPAC/Caltech em Pasadena, na Califórnia.

Meshkat trabalhou neste estudo como pesquisadora pós-doutoral no JPL da NASA. “Muitos dos planetas já descobertos através de imagens diretas estão em sistemas com discos de detritos, e agora sabemos que a poeira pode indicar mundos por descobrir“, disse.

Os astrônomos descobriram que a probabilidade de encontrar planetas gigantes de longo período é nove vezes superior para as estrelas com discos de detritos do que em estrelas sem discos. A estudante Martha Bryan, do Caltech, realizou a análise estatística que determinou este resultado.

Os cientistas combinaram dados de 130 sistemas estelares, compostos por uma estrela individual, com discos de detritos detectados pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA, e os compararam com 277 estrelas que parecem não hospedar discos.

Os dois grupos estelares têm entre alguns milhões e 1 bilhão de anos. Das 130 estrelas, 100 já tinham sido anteriormente examinadas à procura de exoplanetas.

Como parte deste estudo, os pesquisadores estudaram as restantes 30 com o Observatório W. M. Keck no Hawaii e com o VLT (Very Large Telescope) do ESO no Chile. Eles não detectaram qualquer novo planeta nesses 30 sistemas, mas os dados adicionais ajudaram a caracterizar a abundância de planetas em sistemas com discos.

A pesquisa não resolve diretamente por que os exoplanetas gigantes causariam a formação de discos. Os autores sugerem que a enorme gravidade dos planetas gigantes faz com que corpos menores, de nome planetesimais, colidam violentamente em vez de formar planetas, e permaneçam em órbita como parte de um disco.

“É possível que não encontremos planetas pequenos nestes sistemas porque, no início, estes corpos massivos destruíram os blocos de construção de planetas rochosos, enviando-os violentamente uns contra os outros a altas velocidades em vez de se combinarem gentilmente”, afirma o coautor Dimitri Mawet, professor associado de astronomia no Caltech e cientista de pesquisa sênior no JPL.

Por outro lado, os exoplanetas gigantes são mais fáceis de detectar do que os planetas rochosos, e é possível que existam alguns nesses sistemas onde não foram encontrados.

O nosso próprio Sistema Solar é o lar de gigantes gasosos responsáveis pela produção de “cinturões de detritos” – o cinturão de asteroides entre Marte e Júpiter, esculpida por Júpiter, e a Cintura de Kuiper, esculpida por Netuno.

Muitos dos sistemas estudados por Meshkat e Mawet também têm dois discos, mas também são muito mais jovens que o nosso – até 1 bilhão de anos, em comparação com a idade atual de 4,5 bilhões de anos do nosso.

A juventude destes sistemas explica em parte porque contêm muito mais poeira – resultante das colisões de corpos pequenos – do que o nosso.

Um sistema discutido no estudo é o de Beta Pictoris, que foi fotografado diretamente com telescópios terrestres. Este sistema tem um disco de detritos, cometas e um exoplaneta confirmado. De fato, os cientistas previram a existência deste planeta bem antes de ser confirmado, com base na presença e estrutura do disco proeminente.

Em um cenário diferente, a presença de dois cinturões de poeira em um único disco de detritos sugere que existem, provavelmente, mais planetas no sistema cuja gravidade mantém esses cinturões, como é o caso do sistema HR 8799 – que tem quatro planetas gigantes.

As forças gravitacionais dos gigantes empurram cometas na direção da estrela, evento que poderia imitar o período da história do nosso Sistema Solar há cerca de 4 bilhões de anos conhecido como “O Último Grande Bombardeio”.

Os cientistas pensam que durante esse período a migração de Júpiter, Saturno, Urano e Netuno desviou poeira e corpos pequenos para os cinturões de asteroides e de Kuiper que vemos hoje. Quando o Sol era jovem, também havia muito mais poeira no nosso Sistema Solar.

“Ao mostrar aos astrônomos onde as futuras missões com o Telescópio Espacial James Webb da NASA têm as melhores hipóteses de encontrar exoplanetas gigantes, esta pesquisa abre caminho para futuras descobertas”, afirma Karl Stapelfeldt do JPL, cientista-chefe do Gabinete do Programa de Exploração Exoplanetária da NASA e coautor do estudo.

Ciberia // ZAP

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