Brasileiros descobrem exoplaneta 13 vezes maior que Júpiter

Um grupo de astrônomos brasileiros encontrou as primeiras evidências da existência de um exoplaneta ao redor de um sistema binário mais velho ou evoluído, em que uma das duas estrelas está morta. O planeta teria massa quase 13 vezes maior que a de Júpiter, o maior planeta do nosso sistema solar.

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Ilustração do pesquisador Leonardo Almeida mostra planeta gigante na constelação do Cisne, orbitando um sistema binário formado por uma estrela viva e outra morta.
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O estudo é resultado do pós-doutorado, e de um estágio de pesquisa no exterior, ambos com bolsa da Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo). E foi publicado na edição de abril, já antecipada, do “Astronomical Journal”, da Sociedade Americana de Astronomia.

Seus autores são o pós-doutorando Leonardo Andrade de Almeida e seu supervisor, o professor Augusto Damineli. Eles encontraram sinais da existência do exoplaneta no sistema binário evoluído KIC10544976, localizado na constelação do Cisne, no hemisfério celeste norte, por meio da análise de diferentes pistas.

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Evidência 1: Variação do instante do eclipse

O efeito de variação do instante do eclipse é caracterizado pela precisão do tempo em que ocorrem os eclipses das duas estrelas que formam um sistema binário, ao passar uma na frente da outra. Uma variação nesse tempo de ocorrência de eclipses, chamado período orbital, é forte indicador da existência de um planeta ao redor de estrelas.

“A variação do período orbital de um sistema binário ocorre em razão da atração gravitacional entre os três objetos, que passam a girar em torno de um centro de massa comum”, disse Almeida.

Só que a identificação de variações no período orbital não é suficiente para achar um planeta em um sistema binário. Isso porque, assim como o Sol apresenta variação em sua atividade magnética a cada 11 anos, marcada por um pico e o posterior declínio das manchas solares, outras estrelas também passam por esse mesmo processo.

“A variação da atividade magnética do Sol e de outras estrelas isoladas causa uma alteração em seus campos magnéticos. Já em estrelas que compõem um sistema binário, isso provoca uma mudança no período orbital, que chamamos de mecanismo Applegate”, disse Almeida.

Evidência 2: Atividade magnética

Para afastar a hipótese de que a variação no período orbital do sistema binário KIC10544976 tenha vindo apenas da atividade magnética, os pesquisadores analisaram o efeito da variação do instante do eclipse e o ciclo de atividade magnética da estrela viva do sistema.

Esse sistema é composto por uma estrela anã branca – morta, menor e com brilho alto – e uma anã vermelha – viva, com massa pequena em comparação à do Sol e baixa luminosidade. As duas estrelas foram monitoradas por telescópios terrestres entre 2005 e 2017 e pelo satélite Kepler entre 2009 e 2013, que geraram dados minuto a minuto.

Por meio dos dados obtidos foi possível estimar o ciclo magnético da estrela viva (a anã vermelha) pela frequência e energia das explosões nos campos magnéticos, chamadas de “flares”, e pelas manchas na superfície da estrela associadas a essas ejeções de energia.

As análises dos dados indicaram que o ciclo de atividade magnética da anã vermelha é de 600 dias – o que está de acordo com os ciclos magnéticos medidos para estrelas isoladas de massa baixa. Já a variação do período orbital do sistema binário KIC10544976 foi de 17 anos.

“Isso afasta totalmente a hipótese de que a atividade magnética gere essa variação do período orbital. A explicação mais plausível é a presença de um planeta gigante ao redor desse sistema binário, com massa próxima a 13 vezes à de Júpiter”, disse Almeida.

Como o planeta foi formado?

Ainda não se sabe. Uma das hipóteses é a de que o objeto se desenvolveu ao mesmo tempo que as duas estrelas, há bilhões de anos. Nesse caso, seria um planeta de primeira geração. Outra hipótese é a de que foi gerado a partir do gás ejetado durante a morte da anã branca – sendo, portanto, um planeta de segunda geração.

A confirmação de que se trata de um planeta de primeira ou segunda geração e a sua detecção direta ao redor desse sistema poderão ocorrer quando entrar em operação a nova geração de telescópios gigantes com espelhos primários maiores do que 20 metros. Entre eles, o Telescópio Gigante Magalhães (GMT, em inglês), no deserto do Atacama, no Chile, previsto para operar em 2024.

A Fapesp investirá US$ 40 milhões no GMT, o que equivale a cerca de 4% do custo total estimado. O investimento garantirá 4% do tempo de operação do telescópio para estudos realizados por pesquisadores de São Paulo.