Um estudo da UNIGE mostra que os Júpiteres Quentes não ejetam sistematicamente os seus vizinhos planetários durante a migração. Esta descoberta subverte a nossa percepção da arquitetura dos sistemas planetários.
Júpiteres quentes são planetas gigantes inicialmente conhecidos por orbitarem sozinhos perto de sua estrela. Durante a sua migração em direção à sua estrela, pensava-se que estes planetas agregavam ou ejetavam quaisquer outros planetas presentes. No entanto, este paradigma foi derrubado por observações recentes, e o golpe final poderá vir de um novo estudo liderado pela Universidade de Genebra. Uma equipa que inclui o Centro Nacional de Competência em Investigação (NCCR) PlanetS, as Universidades de Berna (UNIBE) e Zurique (UZH) e várias universidades estrangeiras acaba de anunciar a existência de um sistema planetário, WASP-132, com uma arquitectura inesperada. Ele não contém apenas um Júpiter Quente, mas também uma Super-Terra interna e um planeta gigante gelado. Esses resultados são publicados em Astronomia e Astrofísica.
Júpiteres quentes são planetas com massas semelhantes à de Júpiter, mas orbitam perto de sua estrela, a uma distância muito menor do que Mercúrio está do Sol. É difícil que estes planetas gigantes se formem onde são observados, porque não há gás e poeira suficientes perto da estrela. Devem, portanto, formar-se longe dele e migrar à medida que o sistema planetário evolui.
Esses resultados fornecem restrições importantes
sobre teorias de formação de planetas.
Até recentemente, os astrónomos observaram que os Júpiteres Quentes estavam isolados em torno da sua estrela, sem outros planetas na sua vizinhança. Esta observação parecia tanto mais sólida quanto havia uma teoria para explicá-la. Os processos envolvidos na migração de planetas gigantes em direção à sua estrela levam ao acréscimo ou ejeção de quaisquer planetas em órbita interna. Mas observações recentes sugerem outros cenários.
Uma equipa liderada pelo Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade de Genebra, em parceria com a UNIBE e a UZH, no âmbito do NCCR PlanetS, e com outras instituições internacionais como a Universidade de Warwick, acaba de confirmar esta tendência. Os cientistas descobriram a existência de um sistema multiplanetário composto por um Júpiter Quente, uma Super-Terra interior (ainda mais próxima da estrela do que o Júpiter quente) e um planeta gigante massivo exterior (muito mais longe da estrela do que o Júpiter quente). Júpiter quente). Se os Júpiteres Quentes não estão sempre sozinhos no seu sistema planetário, então o seu processo de migração deve ser diferente, a fim de preservar a arquitetura do sistema.
Um sistema multiplanetário único
O sistema WASP-132 é um sistema multiplanetário único. Contém um Júpiter Quente que orbita sua estrela em 7 dias e 3 horas; uma Super-Terra (um planeta rochoso com 6 vezes a massa da Terra) que orbita a estrela em apenas 24 horas e 17 minutos; e um planeta gigante (5 vezes a massa de Júpiter) que orbita a estrela hospedeira em 5 anos. Além disso, uma companheira muito mais massiva, provavelmente uma anã marrom (um corpo celeste cuja massa está entre a de um planeta e a de uma estrela), orbita a uma distância muito longa.
''O sistema WASP-132 é um laboratório notável para estudar a formação e evolução de sistemas multiplanetários. A descoberta de um Júpiter Quente ao lado de uma Super-Terra interior e de um planeta gigante distante põe em causa a nossa compreensão da formação e evolução destes sistemas”, afirma François Bouchy, professor associado do Departamento de Astronomia da Faculdade da Universidade de Genebra. da Ciência e coautor do estudo. “Esta é a primeira vez que observamos tal configuração!”, acrescenta Solène Ulmer-Moll, pesquisadora de pós-doutorado da Universidade de Genebra e da UNIBE na época do estudo e coautora do artigo.
Dezoito anos de observação
Para os exoplanetologistas, a história da estrela WASP-132 começou em 2006, como parte do programa Wide-Angle Search for Planets (WASP). Em 2012, o acúmulo de mais de 23 mil medições fotométricas permitiu identificar um candidato planetário, WASP-132b, com raio 0,87 vezes o de Júpiter e período orbital de 7,1 dias. Em 2014, o espectrógrafo CORALIE, instalado no telescópio suíço Euler e liderado pela Universidade de Genebra, iniciou uma campanha para monitorar este candidato. Em 2016, WASP-132b foi confirmado e sua massa foi medida como sendo igual a 0,41 massas de Júpiter. Além disso, as medições do CORALIE indicam a presença de outro planeta gigante com um período muito longo.
Em torno da mesma estrela, no final de 2021, o telescópio espacial TESS revelou o sinal de uma Super-Terra em trânsito com um diâmetro de 1,8 raios terrestres e um período de apenas 1,01 dias. No primeiro semestre de 2022, o espectrógrafo HARPS do observatório de La Silla mediu a massa desta Super-Terra, que é seis vezes a massa da Terra, como parte de um programa liderado por David Armstrong, da Universidade de Warwick.
“A detecção do interior da Super-Terra foi particularmente emocionante”, explica Nolan Grieves, investigador de pós-doutoramento no Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade de Genebra na altura do estudo, e primeiro autor do artigo. ''Tivemos que realizar uma campanha intensiva utilizando HARPS e processamento otimizado de sinais para caracterizar sua massa, densidade e composição, revelando um planeta com densidade semelhante à da Terra''.
No entanto, as observações de WASP-132 ainda não terminaram, uma vez que o satélite Gaia da ESA tem medido as pequenas variações nas posições das estrelas desde 2014, com o objetivo de revelar os seus companheiros planetários e as anãs castanhas exteriores.
Uma nova compreensão da formação planetária
A descoberta de um planeta gigante externo e frio e de uma Super-Terra interna adiciona outra camada de complexidade ao sistema WASP-132. A hipótese padrão de migração por perturbação dinâmica do Júpiter Quente em direção ao interior não se sustenta, pois isso teria desestabilizado as órbitas dos outros dois planetas. Em vez disso, a sua presença sugere um caminho de migração mais estável e dinamicamente “frio” num disco protoplanetário para o Júpiter quente, preservando os seus vizinhos.
A combinação de medições precisas de raio e massa também tornou possível determinar a densidade e a composição interna dos planetas. O Júpiter Quente WASP-132b revela um enriquecimento de elementos pesados de cerca de 17 massas terrestres, de acordo com modelos de formação de gigantes gasosos. A Super-Terra tem uma composição dominada por metais e silicatos que é bastante semelhante à da Terra.
“A combinação de um Júpiter Quente, uma Super-Terra interna e um planeta gigante externo no mesmo sistema fornece restrições importantes às teorias de formação de planetas e, em particular, aos seus processos de migração”, conclui Ravit Helled, professor da UZH e co. -autor do estudo. ''WASP-132 demonstra a diversidade e complexidade dos sistemas multiplanetários, sublinhando a necessidade de observações de alta precisão e de longo prazo.''
