"Se tentar explicar como três Super Puffs se formaram em um sistema já não fosse desafiador o suficiente, agora precisamos explicar um quarto planeta!"
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Por Robert Lea
Traduzido por Marco Centurion
Através do Telescópio Espacial James Webb (JWST), astrônomos descobriram um quarto planeta em um sistema peculiar de planetas ultraleves conhecidos como "super puffs". O novo planeta extra-solar, ou "exoplaneta", foi encontrado ao redor da estrela semelhante ao Sol, Kepler-51, localizada a aproximadamente 2615 anos-luz de distância, na constelação de Cisne (Cygnus).
Notavelmente, o novo mundo, designado como Kepler-51e, não é apenas o quarto exoplaneta descoberto orbitando essa estrela, todos os outros mundos nesse sistema também são planetas com densidade semelhante à de algodão-doce. Isso significa que este pode ser um sistema inteiro com alguns dos planetas menos densos já descobertos.
"Planetas 'Super Puff' são muito incomuns, pois possuem massa e densidade muito baixas. Os três planetas previamente conhecidos que orbitam a estrela Kepler-51 têm tamanho semelhante ao de Saturno, mas com massas apenas algumas vezes maiores que a da Terra, resultando em uma densidade como a de algodão-doce."
explicou Jessica Libby-Roberts, do Centro de Exoplanetas e Mundos Habitáveis da Penn State, em um comunicado. Ela ainda acrescentou que a equipe acredita que esses planetas possuem núcleos minúsculos e enormes atmosferas inchadas de hidrogênio ou hélio.
"Como esses planetas estranhos se formaram e como suas atmosferas não foram dissipadas pela intensa radiação de sua jovem estrela permanece um mistério. Planejávamos usar o JWST para estudar um desses planetas e ajudar a responder a essas perguntas, mas agora precisamos explicar a presença de um quarto planeta de baixa massa no sistema!"
Kepler-51: Um sistema estelar curioso
O quarto integrante desse sistema planetário peculiar foi descoberto quando uma equipe liderada por pesquisadores das universidades Penn State e Osaka começou a investigar as propriedades de seu irmão leve, Kepler-51d. A equipe ficou surpresa quando o planeta pareceu cruzar a face de sua estrela, ocasião também chamada pelos astrônomos de trânsito planetário, duas horas antes do previsto.
Os trânsitos planetários são úteis para os astrônomos porque, quando a luz estelar atravessa a atmosfera de um planeta, diferentes elementos nessa atmosfera absorvem luz em comprimentos de onda característicos, deixando uma "impressão digital". Isso permite determinar a composição da atmosfera, entre outras características, analisando os comprimentos de onda detectados.
A comunidade astronômica está acostumada a trânsitos com alguns minutos antes ou depois do esperado, com cálculos incertos por cerca de 15 minutos. Contudo, isso não explica um erro de duas horas!
Eles esperavam que Kepler-51d transitasse às 2h EDT (Eastern Daylight Time ou Horário de Verão do Leste) em junho de 2023, após preverem com sucesso o trânsito do planeta em maio de 2023, usando seu modelo de três planetas. Os pesquisadores se prepararam para observar o evento com o JWST e o telescópio Apache Point Observatory (APO). Para sua surpresa, o trânsito já havia ocorrido.
"Felizmente começamos a observar algumas horas mais cedo para estabelecer uma linha de base, porque 2h chegou, depois 3h, e ainda não tínhamos detectado uma mudança no brilho da estrela com o APO. Após revisar freneticamente nossos modelos e examinar os dados, descobrimos uma leve queda no brilho estelar imediatamente ao iniciar a observação com o APO, que acabou sendo o início do trânsito — duas horas mais cedo, muito além da janela de incerteza de 15 minutos!"
disse Libby-Roberts.
Recorrendo a dados de telescópios espaciais e terrestres, a equipe concluiu que a melhor explicação para o fenômeno era a presença de um mundo até então desconhecido.
"Estávamos realmente intrigados com a aparição antecipada de Kepler-51d, e nenhum ajuste no modelo de três planetas explicava uma discrepância tão grande. Somente adicionando um quarto planeta conseguimos explicar essa diferença. Isso marca o primeiro planeta descoberto por variações no tempo de trânsito utilizando o JWST."
Este novo mundo influencia as órbitas dos outros planetas do sistema, incluindo Kepler-51d, explicando sua antecipação no trânsito.
"Realizamos uma busca 'bruta', testando diversas combinações de propriedades planetárias para encontrar o modelo de quatro planetas que explicasse todos os dados de trânsito reunidos nos últimos 14 anos. Concluímos que o sinal é melhor explicado se Kepler-51e tiver massa semelhante aos outros três planetas e seguir uma órbita circular de aproximadamente 264 dias, algo esperado em sistemas planetários."
acrescentou Masuda.
Como uma estrela reúne planetas de algodão-doce?
Quando a equipe ajustou o modelo do sistema Kepler-51 para incluir o novo exoplaneta, também foi preciso reduzir as massas estimadas dos demais. Isso afetou as teorias sobre outras propriedades desses planetas e sobre como um sistema planetário tão incomum pode ter se formado. Para confirmar se Kepler-51e é um planeta do tipo Super Puff, os pesquisadores precisam observar o trânsito desse planeta em frente à sua estrela.
“Planetas Super Puff são bastante raros e quando aparecem, geralmente são os únicos em um sistema planetário. Se já era um desafio explicar como três super puffs se formaram em um único sistema, agora precisamos explicar um quarto planeta, seja ele um super puff ou não. E também não podemos descartar a existência de outros planetas no sistema.”
explicou Libby-Roberts.
Como Kepler-51e possui uma órbita de 264 dias, será necessário mais tempo de observação para que os pesquisadores consigam compreender como a gravidade desse novo planeta influencia os outros no sistema.
“O Kepler-51e tem uma órbita ligeiramente maior que a de Vênus e está logo dentro da zona habitável da estrela, então pode haver muito mais a ser descoberto além dessa distância, caso dediquemos tempo para investigar. Continuar estudando variações no tempo de trânsito pode nos ajudar a encontrar planetas mais distantes de suas estrelas e contribuir para nossa busca por planetas com potencial para suportar vida.”
concluiu.
A pesquisa da equipe foi publicada na terça-feira (3 de dezembro) no Astronomical Journal.
Artigo encontrado em space.com (originalmente publicado em 04/12/2024)
Link para acesso ao original: https://www.space.com/kepler-51d-superpuff-exoplanet
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