Esse planeta gigante que “não deveria existir” é colossal demais para sua minúscula estrela
Imagine-se como um agricultor procurando ovos em um galinheiro e, em vez de um ovo de galinha, encontra um ovo de avestruz, muito maior do que qualquer ovo que uma galinha poderia produzir.
Essa foi a sensação de nossa equipe de astrônomos ao descobrir um planeta gigantesco, mais de 13 vezes mais pesado que a Terra, orbitando uma estrela vermelha fria e tênue, nove vezes menos massiva que o Sol da Terra, no início deste ano.
A estrela menor, denominada estrela M, não é apenas menor que o Sol do nosso sistema solar, mas também é 100 vezes menos luminosa. Uma estrela desse tamanho normalmente não teria material suficiente em seu disco formador de planetas para gerar um planeta tão massivo.
O Localizador de Planetas na Zona Habitável
Ao longo da última década, nossa equipe projetou e construiu um novo instrumento na Universidade Estadual da Pensilvânia capaz de detectar a luz dessas estrelas frias e tênues em comprimentos de onda além da sensibilidade do olho humano – no infravermelho próximo – onde essas estrelas frias emitem a maior parte de sua luz.
Acoplado ao Telescópio Hobby-Eberly de 10 metros no oeste do Texas, nosso instrumento, apelidado de Localizador de Planetas na Zona Habitável, pode medir a mudança sutil na velocidade de uma estrela à medida que um planeta a puxa gravitacionalmente. Essa técnica, chamada de técnica de velocidade radial Doppler, é excelente para detectar exoplanetas.
“Exoplaneta” é uma combinação das palavras extrasolar e planeta, então o termo se aplica a qualquer corpo do tamanho de um planeta em órbita ao redor de uma estrela que não seja o Sol da Terra.
Trinta anos atrás, as observações de velocidade radial Doppler possibilitaram a descoberta de 51 Pegasi b, o primeiro exoplaneta conhecido orbitando uma estrela semelhante ao Sol. Nas décadas seguintes, astrônomos como nós aprimoraram essa técnica.
Estas medições cada vez mais precisas têm um objetivo importante: possibilitar a descoberta de planetas rochosos em zonas habitáveis, regiões ao redor das estrelas onde a água líquida pode ser sustentada na superfície do planeta.
A técnica Doppler ainda não tem capacidade para descobrir planetas na zona habitável do tamanho da Terra ao redor de estrelas do tamanho do Sol. Mas as estrelas M, frias e tênues, mostram um maior sinal Doppler para o mesmo planeta do tamanho da Terra.
A menor massa da estrela leva a ser mais puxada pelo planeta em órbita. E a menor luminosidade leva a uma zona habitável mais próxima e uma órbita mais curta, o que também torna o planeta mais fácil de detectar.
Planetas ao redor dessas estrelas menores eram os planetas que nossa equipe projetou o Localizador de Planetas na Zona Habitável para descobrir. Nossa nova descoberta, publicada na revista Science, de um planeta massivo orbitando de perto a fria e tênue estrela M LHS 3154 – o ovo de avestruz no galinheiro – foi uma verdadeira surpresa.
LHS 3154b: O planeta que não deveria existir
Os planetas se formam em discos compostos de gás e poeira. Esses discos juntam grãos de poeira que crescem em seixos e eventualmente se combinam para formar um núcleo planetário sólido.
Uma vez formado o núcleo, o planeta pode puxar gravitacionalmente a poeira sólida, bem como o gás circundante, como hidrogênio e hélio. Mas precisa de muita massa e materiais para fazer isso com sucesso. Esse método de formação de planetas é chamado de acreção do núcleo.
Uma estrela com massa tão baixa quanto a LHS 3154, nove vezes menos massiva que o Sol, deveria ter um disco formador de planetas correspondente de baixa massa.
Um disco típico ao redor de uma estrela de massa tão baixa simplesmente não deveria ter materiais sólidos ou massa suficientes para poder fazer um núcleo pesado o suficiente para criar um planeta assim.
De simulações de computador que nossa equipe conduziu, concluímos que um planeta assim precisa de um disco pelo menos 10 vezes mais massivo do que normalmente se presume a partir de observações diretas de discos formadores de planetas.
Uma teoria diferente de formação de planetas, a instabilidade gravitacional – onde gás e poeira no disco sofrem um colapso direto para formar um planeta – também tem dificuldade para explicar a formação de um planeta assim sem um disco muito massivo.
Planetas ao redor das estrelas mais comuns
Estrelas M, frias e tênues, são as estrelas mais comuns em nossa galáxia. Na mitologia dos quadrinhos da DC, o planeta natal do Superman, Krypton, orbitava uma estrela anã M.
Os astrônomos sabem, a partir de descobertas feitas com o Localizador de Planetas na Zona Habitável e outros instrumentos, que planetas gigantes em órbitas próximas em torno das estrelas M mais massivas são pelo menos 10 vezes mais raros do que aqueles ao redor de estrelas semelhantes ao Sol.
E não conhecemos planetas massivos em órbitas próximas em torno das estrelas M menos massivas – até a descoberta do LHS 3154b.
Entender como os planetas se formam ao redor de nossos vizinhos mais frios nos ajudará a entender como os planetas se formam em geral e como os mundos rochosos ao redor dos tipos de estrelas mais numerosos se formam e evoluem. Esta linha de pesquisa também pode ajudar os astrônomos a entender se as estrelas M são capazes de sustentar vida. [Science Alert]
