Astrônomos do Keck capturam inédita imagem direta do quarto exoplaneta do sistema HR 8799

Os astrônomos do observatório Keck no Havaí anunciaram a descoberta do quarto exoplaneta gigante, juntando-se aos outros três em órbita de uma estrela próxima. Este sistema nos trás dados que desafiam o nosso conhecimento atual das teorias da formação planetária. A estrela, jovem e circundada de poeira, é a HR 8799 que reside a 129 anos-luz de distância da Terra. HR 8799 foi desvendada pela primeira vez em 2008 quando os mesmos astrônomos do Keck apresentaram as primeiras imagens de um sistema planetário em órbita de uma estrela diferente do nosso Sol. Agora, uma equipe de pesquisa (pertencente aos órgãos Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), National Research Council of Canada (NRC), University of California Los Angeles, (UCLA) e Lowell Observatory) descobriu um quarto exoplaneta no sistema HR 8799 com cerca de 7 vezes a massa de Júpiter, parecido com os outros três. Usando ópticas adaptativas de alto contraste e no espectro próximo do infravermelho, integradas ao telescópio Keck II no Hawaí, os astrônomos haviam fotografado o quarto exoplaneta (denominado HR 8799 e) em 2009 e agora em 2010 confirmaram a sua existência e órbita. Os resultados da pesquisa foram publicados na edição de 8 de dezembro de 2010 da revista Nature. “As imagens do novo exoplaneta interior do sistema é o ápice de 10 anos de inovações científicas e tecnológicas, conquistada a partir do consistente progresso na otimização de cada observação, passo a passo. Trata-se do desenvolvimento da técnica de análise que propiciam a detecção de exoplanetas que orbitam cada vez mais perto de suas estrelas,” afirmou Christian Marois, antigo pós-doutorado do LLNL e agora no NRC, o autor principal do novo artigo. Para entendermos melhor as ordens de grandeza deste sistema, suponhamos que este planeta recém-descoberto estivesse localizado em órbita do nosso Sol. Aqui este mundo iria se residir entre Saturno e Urano. O sistema HR 8799, contudo, é uma versão bem jovem e ampliada do nosso Sistema Solar, com aproximadamente 30 milhões de anos, um sistema ainda bebê se comparado com o nosso Sistema, que tem aproximadamente 4,6 bilhões de anos. Embora o sistema lembre de alguma forma o nosso, olhando de outras perspectivas trata-se de uma sistema muito mais extremo pois a massa combinada dos quatro exoplanetas gigantes pode ser 20 vezes maior e os cinturões de asteróides e cometas são densos e turbulentos. De fato, os exoplanetas gigantes atraem-se gravitacionalmente, encontram-se em ressonância gravitacional e o sistema corre o risco de estar à beira da auto-destruição. Esta equipe de cientistas simulou milhões de anos de evolução deste sistema e demonstrou que para terem sobrevivido tanto tempo, os três exoplanetas interiores têm obrigatoriamente que orbitar tão pontualmente como um relógio. O exoplaneta recém descoberto HR 8799 e tem que orbitar a estrela exatamente quatro vezes enquanto o segundo exoplaneta termina duas órbitas no tempo em que o exterior completa uma. Este comportamento, chamado de ressonância orbital, foi observado pela primeira vez nas luas de Júpiter, Io, Europa e Ganimedes, mas nunca tinha sido visto em grande escala como neste sistema planetário. O estudo das órbitas dos exoplanetas também ajuda a estimar as suas massas. “As nossas simulações mostram que se os objetos não fossem exoplanetas, mas ‘anãs marrons’ bem mais massivas que os super-júpiteres de HR 8799, o sistema teria já desabado,” afirmou Quinn Konopacky, investigador pós-doutorado do Instituto de Geofísica e Física Planetária do LLNL e também autor do artigo. “Como conseqüência, descobrimos realmente um novo e único sistema de exoplanetas” (lembramos que as anãs marrons são “estrelas falhadas”, com pouca massa para sustentar a nucleossíntese estelar do hidrogênio, mas bem mais massivas que exoplanetas). “Ainda não sabemos se este sistema vai durar bilhões de anos, ou quebrar-se depois de alguns milhões de anos. À medida que os astrônomos seguirem cuidadosamente os exoplanetas de HR 8799 durante as próximas décadas, a questão de quão estáveis suas órbitas se comportam irá tornar-se cada vez mais clara.” Assim, a origem destes quatro exoplanetas gigantes permanece como um enigma das ciências planetárias. Sua formação não segue o modelo de acresção, no qual os exoplanetas se formam gradualmente perto das estrelas onde a poeira e o gás são espessos. Também não atende o modelo de fragmentação de disco, no qual um turbulento disco de formação planetária arrefece rapidamente e colapsa nos seus limites. Bruce Macintosh, cientista do LLNL e pesquisador principal do programa do Observatório Keck, realça: “Não há nenhum modelo simples que possa explicar todos os quatro exoplanetas nas suas posições atuais. Temos aqui um desafio para os nossos colegas teóricos.” As observações prévias mostraram evidências de um cinturão de asteróides repleto de poeira orbitando perto da estrela. A gravidade do novo exoplaneta ajuda a localizar estes asteróides, confinando as suas órbitas tal como Júpiter o faz em nosso Sistema Solar. “Além de ter quatro exoplanetas gigantes, ambos os sistemas têm também dois ‘cinturões de detritos’ compostos por pequenos objetos rochosos e/ou gelados, bem como imensas junto com minúsculas partículas de poeira, similares aos cinturões de asteróides e de Kuiper do nosso Sistema Solar”, acrescentou o co-autor Ben Zuckerman, professor de física e astronomia na UCLA. “Imagens como estas transportam o campo de estudo de exoplanetas para a nova era da caracterização. Os astrônomos podem agora examinar diretamente as propriedades atmosféricas dos quatro exoplanetas gigantes em órbita de outra estrela, todos com a mesma idade jovem, tendo se formado a partir dos mesmos materiais”, afirmou Travis Barman, teórico exoplanetário do Observatório Lowell e co-autor do artigo. “Penso que é bastante provável que haja mais exoplanetas neste sistema ainda não detectados”, afirmou Macintosh. “Uma das coisas que distingue este sistema da maioria dos demais sistemas com planetas extrasolares já conhecidos, é que HR 8799 tem os seus exoplanetas gigantes nas regiões exteriores, tal com o nosso Sistema Solar, e tem “espaço” de sobra para abrigar exoplanetas terrestres menores, ainda além das nossas capacidades de observação, em suas seções interiores.” “É incrível ver quão longe já chegamos em poucos anos,” acrescenta Macintosh. “Em 2007, quando vimos pela primeira vez este sistema, mal conseguíamos observar dois exoplanetas distantes além do equivalente à órbita de Plutão. Agora conseguimos fotografar um quarto exoplaneta quase onde Saturno se encontra, em relação ao nosso Sistema Solar. É outro passo na direção do objetivo final, ainda a mais de uma década à frente, que será o de fotografar outro exoplaneta como a Terra.”


Créditos: Eternos Aprendizes