Planetas que orbitam estrelas binárias
Um planeta, duas estrelas: uma nova pesquisa mostra como se formam planetas circumbinários
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Por dos Sóis em Tatooine (do Filme “Guerra nas Estrelas”) WikiMedia Commons |
O planeta natal de Luke Skywalker, Tatooine, teria se formado longe de sua posição mostrada no universo do filme “Guerra nas Estrelas”. É o que diz um novo estudo realizado pela Universidade de Bristol com suas contrapartidas deste universo real, observadas pelo Telescópio Espacial Kepler.
Tal como o Tatooine da ficção, o planeta Kepler-34(AB)b é um planeta circumbinário, ou seja, sua órbita é em torno de duas estrelas. Existem poucos ambientes mais extremos do que um sistema estelar binário para a formação de planetas. As poderosas perturbações gravitacionais, vindas das duas estrelas, sobre os blocos de construção de planetas pode levar a colisões destruidoras que esfarelam o material. Então, como se pode explicar a presença de planetas assim?
Em uma pesquisa publicada nesta semana em Astrophysical Journal Letters, a Dra Zoe Leinhardt e seus colegas da Escola de Física de Bristol realizaram simulações em computador dos estágios iniciais da formação de planetas em torno de estrelas binárias, empregando um modelo sofisticado que calcula os efeitos da gravidade e das colisões sobre e entre um milhão desses “blocos de construção” de planetas.
Eles descobriram que a maioria desses planetas tem que ter se formado muito mais longe do centro de gravidade do sistema estelar binário e depois migrado para sua posição atual.
A Dra Leinhardt declarou: “Nossas simulações mostram que o disco circumbinário é um ambiente hostil até mesmo para objetos grandes e de forte gravidade. Levando em conta os dados sobre colisões, assim como a taxa de crescimento físico de planetas, descobrimos que Kepler 34(AB)b teria tido enormes dificuldades para se formar onde hoje o encontramos”.
Com base nessas conclusões sobre Kepler-34, parece provável que todos os planetas circumbinários atualmente conhecidos também tenham passado por significativas migrações desde os locais onde se formaram – com a possível exceção de Kepler-47 (AB)c que fica mais distante das estrelas binárias do que qualquer outro planeta circumbinário.
Stefan Lines, principal autor do estudo, declarou: “Os planetas circumbinários capturaram a imaginação de muitos escritores e diretores de filmes de ficção científica – nossa pesquisa mostra o quão notáveis são esses planetas. Compreender mais sobre onde eles se formam, vai ajudar em futuras missões de busca por planetas semelhantes à Terra em sistemas estelares binários”.
Artigo
‘Forming circumbinary planets: N-body simulations of Kepler-34’ por S. Lines, Z. M. Leinhardt, S. Paardekooper, C. Baruteau e P. Thebault em Astrophysical Journal Letters
O “Planeta de Einstein”
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics
Novo processo de procura por planetas faz sua primeira descoberta
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  IMAGEM: Concepção artística do “Planeta de Einstein “, formalmente conhecido como Kepler-76b
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Detectar exoplanetas é um grande desafio, uma vez que eles são pequenos, tênues e próximos de estrelas. As duas técnicas mais prolíficas para descobrir exoplanetas são a velocidade radial (procurar por estrelas oscilantes) e trânsitos (procurar por estrelas cujo brilho fica, de vez em quando, atenuado). Uma equipe da Universidade de Tel Aviv e o Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (Center for Astrophysics = CfA) acaba de descobrir um exoplaneta usando um novo método que se baseia na Teoria da Relatividade Restrita de Einstein.
“Nós procuramos por efeitos muito sutis. Precisávamos de medições de alta qualidade do brilho estelar, com uma precisão de poucas partes por milhão” disse o membro da equipe David Latham do CfA.
“Isso só foi possível por conta dos refinados dados que a NASA vem coletando com a sonda Kepler”, acrescenta o autor principal Simchon Faigler da Universidade de Tel Aviv, Israel.
Muito embora a Kepler tenha sido projetada para descobrir planetas em trânsito, este planeta não foi identificado por meio do processo de trânsito. Em lugar disto, ele foi descoberto com o emprego de uma técnica inicialmente proposta por Avi Loeb do CfA e seu coelga Scott Gaudi (agora na Universidade do Estado de Ohio) em 2003. (Coincidentemente, eles desenvolveram sua teoria enquanto visitavam o Instituto de Estudos Avançados em Princeton, onde Einstein trabalhou).
O novo processo procura por três pequenos efeitos que ocorrem simultaneamente quando um planeta orbita uma estrela. O efeito de “farol relativístico” de Einstein que faz que a estrela brilhe mais quando se move em nossa direção (como o sinal luminoso de um farol), puxada pelo planeta e se atenue quando se move para longe. Essa luminosidade maior resulta do acúmulo de energia dos fótons e do fato de ficar focalizada na direção do movimento da estrela devido a efeitos relativísiticos.
“Esta é a primeira vez que este aspecto da Teoria da Relatividade de Einstein foi usado para descobrir um planeta”, diz o co-autor Tsevi Mazeh da Universidade de Tel Aviv.
A equipe também procurou indícios de que a estrela se deformasse por conta das marés gravitacionais do planeta em órbita. A estrela pareceria mais brilhante quando observada ao longo do eixo maior do “ovoide”, por conta da maior área de superfície exposta, e mais tênue quando vista “de ponta”. O terceiro pequeno efeito é devido à luz estelar refletida pelo próprio planeta.
Uma vez identificado o novo planeta, isto foi confirmado por Latham, usando as observações de velocidade radial obtidas pelo espectrógrafo TRES do Observatório Whipple no Arizona e por Lev Tal-Or (Universidade de Tel Aviv), usando o espectrógrafo SOPHIE no Observatório de Haute-Provence na França. Uma olhada mais cuidadosa nos dados do Kepler também mostrou o planeta em trânsito diante de sua estrela, uma confirmação adicional.
O “Planeta de Einstein” – formalmente conhecido como Kepler-76b, é um “Júpiter quente” que orbita sua estrela a cada 1,5 dias. Seu diâmetro é cerca de 25% maior que o de Júpiter e sua massa e duas vezes maior. Ele orbita uma estrela tipo F, localizada a cerca de 2.000 anos-luz da Terra na constelação de Cygnus (Cisne).
O planeta está em rotação sincronizada com sua estrela, mostrando sempre a mesma face para ela, do mesmo jeito que a Lua com a Terra. Por causa disso, Kepler-76b assa a uma temperatura de cerca de 2.000°C.
Curiosamente, a equipe encontrou fortes indícios de que o planeta tenha ventos de “corrente de jato” extremamente rápidos que transportam o calor por toda sua superfície. Por conta disto, o ponto mais quente de Kepler-76b não fica exatamente no “meio dia” (o ponto mais próximo da estrela), mas em uma posição a cerca de 20.000 km. Este efeito só tinha sido observado antes em HD 189733b e somente na faixa do infravermelho do Telescópio Espacial Spitzer. Esta foi a primeira vez que observações na faixa da luz visível mostram indícios de correntes de jato em um exoplaneta.
Embora o novo processo não seja capaz de encontrar planetas do tamanho da Terra com a tecnologia atual, permite aos astrônomos uma oportunidade ímpar para novas descobertas. Diferentemente das buscas por velocidade radial, ele não precisa de espectros de alta precisão. Diferentemente do processo de trânsitos, não precisa de um alinhamento preciso entre estrela e planeta quando vistos da Terra.
“Cada técnica de caça aos planetas tem suas virtudes e seus defeitos. E cada nova técnica que acrescentamos ao arsenal, nos permite sondar por planetas em situações diferentes”, diz Avi Loeb do CfA.
O Kepler-76b foi identificado pelo algoritmo BEER, acrônimo de [relativistic] BEaming, Ellipsoidal, and Reflection/emission modulations (modulações de farol relativístico, elipsoidais e de reflexão/emissão), desenvolvido pelo Professor Tsevi Mazeh e seu estudante Simchon Faigler na Universidade de Tel Aviv, Israel.
