Um planeta observado cruzando na frente de, ou em trânsito, determinou-se que uma estrela de baixa massa tinha aproximadamente o tamanho de Júpiter. Enquanto centenas de planetas do tamanho de Júpiter foram descobertos orbitando estrelas maiores como o Sol, é raro ver esses planetas orbitando estrelas hospedeiras de baixa massa e a descoberta pode ajudar os astrônomos a entender melhor como esses planetas gigantes se formam.

"Este é apenas o quinto planeta do tamanho de Júpiter transitando por uma estrela de baixa massa que foi observada e o primeiro com um período orbital tão longo, o que torna esta descoberta realmente emocionante ", disse Caleb Cañas, autor principal do artigo e Ph.D. estudante da Penn State e da NASA Earth and Space Science Fellow.

Detectado originalmente pela nave espacial Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, astrônomos caracterizaram a massa do planeta, raio, e seu período orbital usando o Habitable-zone Planet Finder (HPF), um espectrógrafo astronômico construído por uma equipe da Penn State e instalado no telescópio Hobby-Eberly de 10 metros no Observatório McDonald no Texas. Um artigo descrevendo a pesquisa aparece na edição de setembro de 2020 da Astronomical Journal e está acessível publicamente no arXiv.

"Um planeta em trânsito do tamanho de Júpiter é passível de novas observações para ver o quão bem a órbita está alinhada com o eixo de rotação da estrela hospedeira e para restringir como ela poderia ter se formado, "disse Cañas." Além disso, a baixa massa da estrela hospedeira e o longo período orbital resultam em um Júpiter com uma temperatura moderada em comparação com planetas semelhantes detectados com o telescópio espacial Kepler da NASA. "

A estrela anfitriã, TOI-1899, é uma estrela de baixa massa (M anã) a cerca de 419 anos-luz de distância da Terra. O planeta, TOI-1899 b, tem dois terços da massa de Júpiter, dez por cento maior em raio do que Júpiter, e é 0,16 unidades astronômicas (UA) - uma medida definida como a distância entre a Terra e o sol - de sua estrela hospedeira, de modo que um ano completo em TOI-1899 leva apenas 29 dias terrestres. Para comparação, os quatro outros planetas em trânsito do tamanho de Júpiter em torno de estrelas comparáveis ​​completam suas órbitas em menos de 4 dias.

O planeta foi detectado pelo TESS usando o método de trânsito, que procura estrelas que mostram quedas periódicas em seu brilho como um sinal revelador de um objeto orbital cruzando na frente da estrela e bloqueando uma parte de sua luz. O sinal foi posteriormente confirmado como um planeta usando observações de precisão do espectrógrafo HPF que mede a massa do planeta, analisando como ele faz com que seu hospedeiro comece a oscilar.

De uma perspectiva de formação e evolução orbital, não há uma linha divisória clara entre Júpiteres quentes e os grandes planetas ainda mais próximos de suas estrelas hospedeiras, os Júpiteres quentes mais comumente descobertos.

"Júpiteres quentes como TOI-1899 b orbitam surpreendentemente perto de sua estrela, "disse Rebekah Dawson, professor assistente de astronomia e astrofísica na Penn State e autor do artigo. "Mesmo que o período orbital do planeta seja longo em comparação com muitos outros planetas gigantes detectados e caracterizados através do método de trânsito, ainda coloca o planeta gigante muito mais perto de sua estrela do que esperaríamos das teorias clássicas de formação. Caracterização detalhada de suas propriedades físicas e orbitais, arquitetura do sistema, e estrelas hospedeiras - como a equipe HPF fez para TOI-1899 b - nos permitem testar teorias de como planetas gigantes podem se formar ou ser deslocados tão perto de sua estrela. "

O Habitable-zone Planet Finder foi entregue ao 10m Hobby Eberly Telescope no McDonald Observatory no final de 2017, e iniciou operações científicas completas no final de 2018. HPF é projetado para detectar e caracterizar planetas na zona habitável - a região ao redor da estrela onde um planeta poderia sustentar água líquida em sua superfície - em torno de estrelas anãs M próximas, mas também é capaz de fazer medições sensíveis para planetas fora da zona habitável.

"Este Júpiter quente é um alvo atraente para caracterização atmosférica com as próximas missões como o Telescópio Espacial James Webb, "disse Suvrath Mahadevan, professor de astronomia e astrofísica na Penn State, o principal investigador do espectrógrafo HPF, e um autor do artigo. "HPF foi fundamental para nos ajudar a confirmar isso, mas detectar um segundo trânsito é importante para definir com muita precisão seu período. "

Além dos dados do HPF, dados adicionais foram obtidos com o telescópio de 3,5 m no Observatório Nacional Kitt Peak (KPNO) no Arizona e o telescópio Shane de 3 m no Observatório Lick para imagens de alto contraste e observações fotométricas com o telescópio WIYN de 0,9 m em KPNO, Telescópio ARCSAT de 0,5 m no Observatório Apache Point, e o telescópio de 0,43 m do Observatório Richard S. Perkin em Nova York.