O planeta mais raro do universo pode estar escondido em Órion

Por , em 8.09.2020
GW Orionis
Os anéis de poeira do GW Orionis, um sistema planetário com três estrelas na constelação de Órion. O instável anel interno pode ter um planeta jovem. Crédito: © ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), S. Kraus & J. Bi; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

Um sistema planetário foi encontrado na pontinha de Órion que poderia deixar Tatooine — o planeta com dois sóis fictício de Star Wars — no chinelo.

O raríssimo sistema com três estrelas é chamado GW Orionis (GW Ori). Nele duas delas orbitam uma a outra no centro e a terceira — a centenas milhões de km de distância — orbita suas irmãs.

Pesquisadores descobriram o sistema devido a seus três anéis brilhantes de poeira e gás que formarão planetas.

Um estudo e outra análise mais detalhada publicadas recentemente descobriu que pode haver um jovem planeta ou um planeta em formação nos anéis de poeira. Sua existência explicaria a instabilidade no anel interno e seria o primeiro planeta já encontrado em um sistema com três sóis, afirmam os cientistas.

“Nossas simulações mostram que a atração gravitacional das estrelas triplas por si só não pode explicar o grande desalinhamento observado [nos anéis]. Achamos que a presença de um planeta … provavelmente esculpiu uma lacuna de poeira e quebrou o disco [onde os anéis interno e externo se encontram]”

afirmou Nienke van der Marel, astrofísica da Universidade de Victoria no Canadá, e coautor da pesquisa, em um press release.

Um anel que rebola

Impressionantemente a maioria dos sistemas planetários do universo são feitos de estrelas binárias: duas estrelas que orbitam um baricentro comum de massa. Mesmo o nosso sol pode ter um irmão perdido que foi ejetado para além de Netuno, de acordo com um estudo recente

A maioria dos sistemas solares do universo é formada por pares binários – duas estrelas que orbitam uma à outra em torno de um centro de gravidade comum. (Mesmo o sol da Terra pode ter um gêmeo perdido há muito tempo à espreita em algum lugar além de Netuno, afirmou um estudo recente). Sistemas de estrelas triplas, como GW Orionis, são muito menos comuns, pois a atração gravitacional combinada de três sóis pode ser difícil de conciliar; se a massa da terceira estrela e a distância do outro par não estiverem corretas, a estrela pode ser facilmente expulsa do sistema e viajar pelo espaço interestelar, concluiu um estudo de 1994.

Mesmo quanto todas as três estrelas estão alinhadas, a combinação de sua gravidade pode levar a bizarros efeitos. No sistema solar ao qual pertencemos, cada um dos planetas fica dentro de um único disco de gás e poeira, e cada um orbita uma área relativamente plana que está alinhada com nosso sol. Em GW Ori, três anéis diferentes de poeira orbitam em torno do centro do sistema planetário, e nenhum deles está alinhado com a órbita das três estrelas. Somado a isso, o anel mais interno do sistema está totalmente desalinhado com os dois anéis maiores de fora, projetando-se na diagonal para fora do plano como um navio afundando.

GW Orionis orbitas sistema planetario com 3 estrelas
Uma representação dos três anéis desalinhados (laranja) de GW Orionis. O anel interno se sobressai aos outros dois como um navio afundando, e nenhum dos anéis está alinhado com as três estrelas do sistema. Crédito: Kraus et al., 2020; NRAO / AUI / NSF

O maior disco já encontrado

Van der Marel e seus colegas descobriram esse desalinhamento usando observações do telescópio Atacama Large Millimeter Array (ALMA) no Chile. Eles também descobriram que o anel mais externo, que fica a 338 unidades astronômicas (ou 338 vezes a distância média entre a Terra e o Sol) do centro do sistema, contém massa de poeira suficiente para construir 245 planetas semelhantes à Terra – tornando-o o maior disco protoplanetário único em qualquer sistema solar conhecido.

Neste novo estudo, um outro time de astrônomos examinou os anéis tortuosos de Ori, desta vez usando o ALMA e o Very Large Telescope do European Southern Observatory. Essas observações revelaram a sombra do anel interno do sistema envolvida nos anéis externos, permitindo aos pesquisadores medir a forma e o tamanho precisos do pequeno anel. A equipe também mapeou as órbitas das três estrelas do sistema ao longo de 11 anos, cobrindo um período orbital completo.

“Isso se provou crucial para entender como as estrelas moldam o disco”, disse o co-autor do estudo John Monnier, professor de astronomia da Universidade de Michigan, em comunicado a imprensa.

Juntos, os dois estudos mostram como os movimentos desalinhados das estrelas de GW Ori podem ter deformado o disco de poeira do sistema planetário por meio de um processo chamado “efeito de ruptura do disco”, no qual a atração gravitacional de diferentes estrelas faz com que o disco se rasgue em anéis distintamente separados. Esta é a primeira vez que um disco desalinhado foi conclusivamente vinculado ao efeito; no entanto, os pesquisadores acrescentaram, a atração das estrelas por si só não explica completamente o comportamento estranho do sistema.

Solucionando o mistério

GW Orionis simulação
Imagens de uma simulação do GW Orionis, exibindo como teriam se formado seus anéis. A atração da gravidade das três estrelas (e talvez de um jovem planeta) partiu o disco em três anéis. (Crédito da imagem: Kraus et al., 2020)

O mistério pode ser solucionado com um planeta ainda não descoberto, que estaria exatamente no local em que os anéis interno e externo do disco rompem, afirmaram os cientistas.

“O anel interno contém poeira suficiente para construir 30 Terras, o que é suficiente para um planeta se formar no anel”, afirmou o principal autor do estudo e professor de astrofísica Stefan Kraus, da University of Exeter na Inglaterra.

Ambos os estudos demonstram como as movimentações fora de alinhamento das estrelas em GW Ori deformaram ter deformado o disco de poeira do sistema planetário pelo “efeito de ruptura do disco”, no qual a ação da gravidade de estrelas distintas leva o disco a se partir em em anéis. Porém apenas a gravidade que atrai as estrelas não é o suficiente para explicar o bizarro comportamento do sistema, de acordo com os cientistas.

Diferente de tudo o que já observamos até agora este planeta teria uma órbita ao redor das três estrelas que formam o núcleo de seu sistema planetário. Isso o diferencia de todos os exoplanetas esquisitos como o LTT 1445Ab, que orbita uma única estrela em um sistema de três estrelas a 22 anos-luz daqui. Por enquanto não há muita evidência de que o planeta exista além de uma sugestão que ele realmente esteja ali, informam os cientistas.

Mas caso ele exista seria um planeta extremamente inóspito a vida, submetido a uma gravidade feroz diferente de tudo o que os pesquisadores já presenciaram até hoje.

Mais informações: GW Ori: Interactions between a Triple-star System and Its Circumtriple Disk in Action

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