Pela primeira vez, astrônomos do MIT e de outros lugares observaram uma estrela pulsando em resposta ao seu planeta em órbita.

A estrela, que atende pelo nome de HAT-P-2, está a cerca de 400 anos-luz da Terra e é circundada por um gigante gasoso medindo oito vezes a massa de Júpiter - um dos exoplanetas mais massivos conhecidos hoje. O planeta, denominado HAT-P-2b, rastreia sua estrela em uma órbita altamente excêntrica, voando extremamente perto e ao redor da estrela, em seguida, arremessando-se para longe antes de, eventualmente, girar de volta.

Os pesquisadores analisaram mais de 350 horas de observações do HAT-P-2 feitas pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA, e descobri que o brilho da estrela parece oscilar levemente a cada 87 minutos. Em particular, a estrela parece vibrar em harmônicos exatos, ou múltiplos da frequência orbital do planeta - a taxa na qual o planeta gira em torno de sua estrela.

As pulsações precisamente cronometradas levaram os pesquisadores a acreditar que, ao contrário da maioria das previsões baseadas em modelos teóricos de comportamento exoplanetário, HAT-P-2b pode ser massivo o suficiente para distorcer periodicamente sua estrela, fazendo com que a superfície derretida da estrela brilhe, ou pulso, em resposta.

"Nós pensamos que os planetas não podem realmente excitar suas estrelas, mas descobrimos que este sim, "diz Julien de Wit, um pós-doutorado no Departamento da Terra do MIT, Ciências Atmosféricas e Planetárias. "Existe uma ligação física entre os dois, mas nesta fase, na verdade, não podemos explicar isso. Então, essas são pulsações misteriosas induzidas pela companheira da estrela. "

De Wit é o autor principal de um artigo que detalha os resultados, publicado hoje em Astrophysical Journal Letters .

Obtendo o pulso

A equipe encontrou as pulsações estelares por acaso. Originalmente, os pesquisadores procuraram gerar um mapa preciso da distribuição de temperatura de um exoplaneta enquanto orbita sua estrela. Esse mapa ajudaria os cientistas a rastrear como a energia circula na atmosfera de um planeta, que podem fornecer pistas sobre os padrões e a composição do vento de uma atmosfera.

Com esse objetivo em mente, a equipe viu o HAT-P-2 como um sistema ideal:como o planeta tem uma órbita excêntrica, balança entre os extremos de temperatura, girando
frio enquanto se afasta de sua estrela, em seguida, aquece rapidamente ao se aproximar extremamente.

"A estrela despeja uma enorme quantidade de energia na atmosfera do planeta, e nosso objetivo original era ver como a atmosfera do planeta redistribui essa energia, "de Wit diz.

Os pesquisadores obtiveram 350 horas de observações de HAT-P-2, tomadas intermitentemente pelo telescópio infravermelho do Spitzer entre julho de 2011 e novembro de 2015. O conjunto de dados representa um dos maiores já obtidos pelo Spitzer, dando a de Wit e seus colegas muitas observações para permitir a detecção dos sinais incrivelmente minúsculos necessários para mapear a distribuição de temperatura de um exoplaneta.

A equipe processou os dados e se concentrou na janela em que o planeta fez sua aproximação mais próxima, passando primeiro na frente e depois atrás da estrela. Durante esses períodos, os pesquisadores mediram o brilho da estrela para determinar a quantidade de energia, na forma de calor, transferido para o planeta.

Cada vez que o planeta passava atrás da estrela, os pesquisadores viram algo inesperado:em vez de uma linha plana, representando uma queda momentânea conforme o planeta é mascarado por sua estrela, eles observaram pequenos picos - oscilações na luz da estrela, com um período de cerca de 90 minutos, que passou a ser múltiplos exatos da frequência orbital do planeta.

"Eles eram sinais muito pequenos, "De Wit diz." Foi como pegar o zumbido de um mosquito passando por um motor a jato, ambas as milhas de distância. "

Muitas teorias, um grande mistério

As pulsações estelares podem ocorrer constantemente enquanto a superfície de uma estrela naturalmente ferve e vira. Mas as diminutas pulsações detectadas por de Wit e seus colegas parecem estar em harmonia com a órbita do planeta. Os sinais, eles concluíram, não deve ser devido a nada na própria estrela, mas para o planeta em movimento ou para um efeito nos instrumentos de Spitzer.

Os pesquisadores descartaram o último após modelar todos os possíveis efeitos instrumentais, como vibração, que poderia ter afetado as medições, e descobrindo que nenhum dos efeitos poderia ter produzido as pulsações que observaram.

"Achamos que essas pulsações devem ser induzidas pelo planeta, o que é surpreendente, "de Wit diz." Vimos isso em sistemas com duas estrelas giratórias que são supermassivas, onde um pode realmente distorcer o outro, libere a distorção, e o outro vibra. Mas não esperávamos que isso acontecesse com um planeta - mesmo um tão massivo como este. "

"Isso é realmente emocionante porque, se nossas interpretações estiverem corretas, isso nos diz que os planetas podem ter um impacto significativo nos fenômenos físicos que operam em suas estrelas hospedeiras, "diz a coautora Victoria Antoci, um pós-doutorado na Universidade Aarhus, na Dinamarca. "Em outras palavras, a estrela 'sabe' sobre seu planeta e reage à sua presença. "

A equipe tem algumas teorias sobre como o planeta pode estar fazendo sua estrela pulsar. Por exemplo, talvez a atração gravitacional transitória do planeta esteja perturbando a estrela apenas o suficiente para colocá-la em uma fase autopulsante. Existem estrelas que pulsam naturalmente, e talvez HAT-P-2b esteja empurrando sua estrela em direção a esse estado, a maneira como adicionar sal a uma panela de água fervente pode fazer com que ela transborde. De Wit diz que esta é apenas uma das várias possibilidades, mas chegar à raiz das pulsações estelares exigirá muito mais trabalho.

"É um mistério, mas é ótimo, porque demonstra que nossa compreensão de como um planeta afeta sua estrela não está completa, "de Wit diz." Então, vamos ter que seguir em frente e descobrir o que está acontecendo lá. "

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.