Ilustração artística de seis planetas orbitando a estrela do Sol Kepler-11. (NASA/Tim Pyle)
Por Marcelo Ribeiro, em 6.01.2021
Descobrimos centenas de estrelas espalhadas por toda a galáxia com vários planetas que as orbitam. Cada um é único, mas um sistema orbitando a estrela HD 158259, a 88 anos-luz de distância, é muito especial.
A estrela em si tem quase a mesma massa, mas é um pouco maior que
o Sol, a minoria em nossas caças por exoplanetas. Ela é orbitada por seis
planetas: uma super-Terra e cinco mini-Netunos.
Depois de monitorá-la por sete anos, astrônomos descobriram que
todos os seis desses planetas estão orbitando HD 158259 em ressonância orbital
quase perfeita. Essa descoberta poderia ajudar a entender melhor os
mecanismos de formação de sistemas planetários, e como eles possuem as
configurações que vemos.
Ressonância orbital é quando as órbitas de dois corpos que giram
ao redor de sua mãe estão intimamente ligadas, como os dois corpos em órbita
exercem influência gravitacional um sobre o outro. No Sistema Solar, é
muito raro em corpos planetários; provavelmente o melhor exemplo é Plutão
e Netuno.
Estes dois corpos estão no que é descrito como uma ressonância
orbital 2:3. Para cada duas voltas que Plutão faz ao redor do Sol, Netuno
faz três. É a mesma música sendo tocada simultaneamente, mas com
diferentes ritmos; duas batidas para a primeira, três para a segunda.
Ressonâncias orbitais também foram identificadas em
exoplanetas. Mas cada planeta orbitando HD 158259 está em uma ressonância
de quase 3:2 com o próximo planeta distante da estrela, também descrito como
uma razão de período de 1,5. Isso significa que para cada três órbitas que
cada planeta faz, o planeta seguinte completa duas.
Usando medidas feitas usando o espectrógrafo SOPHIE e o telescópio espacial de caça a
exoplanetas TESS, uma equipe internacional de pesquisadores liderada pelo
astrônomo Nathan Hara, da Universidade de Genebra, na Suíça, foi capaz de
calcular precisamente as órbitas de cada planeta.
São todos muito
unidos. Começando mais perto da estrela — a super-Terra, revelada pelo
TESS que possui cerca de duas vezes a massa da Terra — as órbitas são de 2,17,
3,4, 5,2, 7,9, 12 e 17,4 dias.
Estes produzem relações de período de 1,57, 1,51, 1,53, 1,51 e
1,44 entre cada dupla de planetas. Isso não é uma ressonância perfeita,
mas é perto o suficiente para classificar HD 158259 como um sistema
extraordinário.
E isso, acreditam os pesquisadores, é um sinal de que os planetas
que orbitam a estrela não se formaram no local em que estão agora.
“Vários sistemas compactos com vários planetas em ressonâncias são
conhecidos, como TRAPPIST-1 ou Kepler-80”, explicou o astrônomo
Stephane Udry, da Universidade de Genebra.
“Acredita-se que tais sistemas se formem longe da estrela antes de
migrarem em direção a ela. Nesse cenário, as ressonâncias desempenham um
papel crucial.”
Isso porque se
pensa que essas ressonâncias ocorrem quando embriões planetários no disco
protoplanetário crescem
e migram para dentro, longe da borda externa do
disco. Isso produz uma cadeia de ressonância orbital em todo o sistema.
Então, uma vez que o gás restante do disco se dissipa, isso pode
desestabilizar as ressonâncias orbitais e pode ser o que estamos vendo em HD
158259. E essas pequenas diferenças nas ressonâncias orbitais poderiam nos
dizer mais sobre como essa desestabilização está ocorrendo.
“A saída atual das relações de período a partir de 3:2 contém uma
riqueza de informações”, disse
Hara.
“Com esses valores, por um lado, e modelos de efeitos de maré, por
outro, poderíamos restringir a estrutura interna dos planetas em um estudo
futuro. Em resumo, o estado atual do sistema nos dá uma janela sobre sua
formação.”
A pesquisa foi publicada na revista científica Astronomia e Astrofísica .
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