Pesquisadores brasileiros identificaram sinais robustos da existência de um objeto gigante na constelação de Cygnus orbitando um sistema binário de uma estrela viva e uma anã branca ( imagem: Leandro Almeida )
Nas últimas três décadas, quase 4.000 objetos planetários foram descobertos orbitando estrelas isoladas fora do Sistema Solar (exoplanetas). A partir de 2011, foi possível usar o Telescópio Espacial Kepler da NASA para observar os primeiros exoplanetas em órbita de sistemas binários jovens de duas estrelas vivas com hidrogênio ainda em seu núcleo.
Os astrônomos brasileiros encontraram agora a primeira evidência da existência de um exoplaneta orbitando um binário mais antigo ou mais evoluído no qual uma das duas estrelas está morta.
O estudo resultou de um projeto de pesquisa de pós - doutorado e de um estágio de pesquisa no exterior , ambos com bolsas da FAPESP. Seus resultados acabam de ser publicados no The Astronomical Journal , de propriedade da American Astronomical Society (AAS).
Leonardo Andrade de Almeida , primeiro autor do artigo, disse à Agência FAPESP : “Conseguimos obter evidências bastante sólidas da existência de um exoplaneta gigante com uma massa quase 13 vezes maior que a de Júpiter [ o maior planeta do Sistema Solar ]. sistema binário evoluído. Esta é a primeira confirmação de um exoplaneta em um sistema desse tipo ”.
Almeida é atualmente pós-doutorando da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), tendo realizado pós-doutorado no Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (IAG-USP), onde foi orientado pelo professor Augusto. Damineli , coautora do estudo.
Pistas seguidas pelos pesquisadores para descobrir o exoplaneta no binário evoluído chamado KIC 10544976, localizado na constelação Cygnus no hemisfério celeste norte, incluiu variações no tempo do eclipse (o tempo gasto para cada uma das duas estrelas eclipsar a outra) e orbital período.
"Variações no período orbital de um binário são devidas à atração gravitacional entre os três objetos, que orbitam em torno de um centro de massa comum", disse Almeida.
As variações do período orbital não são suficientes para provar a existência de um planeta no caso dos binários, porque a atividade magnética das estrelas binárias flutua periodicamente, assim como o campo magnético do Sol muda de polaridade a cada 11 anos, com turbulência e número e tamanho de um planeta. manchas solares chegando e depois declinando.
“Variações na atividade magnética do Sol eventualmente causam uma mudança em seu campo magnético. O mesmo acontece com todas as estrelas isoladas. Nos binários, essas variações também causam uma mudança no período orbital devido ao que chamamos de mecanismo Applegate ”, explicou Almeida.
Para refutar a hipótese de que as variações no período orbital da CCI 10544976 eram devidas apenas à atividade magnética, os pesquisadores analisaram o efeito da variação de tempo do eclipse e o ciclo de atividade magnética da estrela viva do binário.
KIC 10544976 consiste de uma anã branca, uma estrela morta de baixa massa com alta temperatura superficial, e uma anã vermelha, uma estrela viva (magneticamente ativa) com uma massa pequena comparada com a do Sol e escassa luminosidade devido à baixa produção de energia. . As duas estrelas foram monitoradas por telescópios terrestres entre 2005 e 2017 e pela Kepler entre 2009 e 2013, produzindo dados minuto a minuto.
"O sistema é único", disse Almeida. "Nenhum sistema semelhante tem dados suficientes para nos permitir calcular a variação do período orbital e a atividade do ciclo magnético para a estrela viva."
Usando os dados de Kepler, eles foram capazes de estimar o ciclo magnético da estrela viva (anã vermelha) com base na taxa e energia de erupções (grandes erupções de radiação eletromagnética) e variabilidade devido a manchas (regiões de temperatura da superfície mais fria e, portanto, escuridão causada por diferentes concentrações de fluxo de campo magnético).
A análise dos dados mostrou que o ciclo de atividade magnética da anã vermelha durou 600 dias, o que é consistente com os ciclos magnéticos estimados para estrelas isoladas de baixa massa. O período orbital do binário foi estimado em 17 anos.
“Isso refuta completamente a hipótese de que a variação do período orbital é devida à atividade magnética. A explicação mais plausível é a presença de um planeta gigante orbitando o binário, com uma massa aproximadamente 13 vezes maior do que a de Júpiter ”, disse Almeida.
Hipóteses de formação
Como o planeta que orbita o binário foi formado é desconhecido. Uma hipótese é que ela se desenvolveu ao mesmo tempo que as duas estrelas bilhões de anos atrás. Se assim for, é um planeta de primeira geração. Outra hipótese é que se formou a partir do gás ejetado durante a morte da anã branca, tornando-se um planeta de segunda geração.
Confirmação de seu status como um planeta de primeira ou segunda geração e sua detecção direta enquanto orbita o binário poderia ser obtida usando a nova geração de telescópios terrestres com espelhos primários superiores a 20 metros, incluindo o Telescópio Gigante de Magalhães (GMT) instalado no Deserto do Atacama, no Chile. Espera-se que o GMT veja a primeira luz em 2024.
A FAPESP investirá US $ 40 milhões no GMT, ou aproximadamente 4% do custo total estimado do telescópio. Esse investimento garantirá 4% do tempo de operação do telescópio para estudos de pesquisadores do Estado de São Paulo ( leia mais em: agencia.fapesp.br/28569 ).
“Estamos sondando 20 sistemas nos quais corpos externos poderiam mostrar efeitos gravitacionais, como o KIC 10544976, e a maioria é apenas observável no hemisfério sul. O GMT nos permitirá detectar esses objetos diretamente e obter respostas importantes sobre a formação e evolução desses ambientes exóticos, bem como a possibilidade de vida lá ”, disse Almeida.
O artigo “Variação do período orbital do KIC 10544976: mecanismo Applegate versus efeito do tempo de viagem da luz” (DOI: 10.3847 / 1538-3881 / ab0963) por Leonardo A. Almeida, Leandro de Almeida, Augusto Damineli, Cláudia V. Rodrigues, Matthieu Castro, Carlos EF Lopes, Francisco Jablonski, José D. do Nascimento Jr. e Marildo G. Pereira podem ser baixados do The Astronomical Journal em iopscience-iop-org-443.webvpn.jxust.edu.cn/article/10.3847/1538-3881 / ab0963 / pdf .
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