O planeta Beta Pictoris b é visível orbitando sua estrela hospedeira nesta imagem composta do telescópio de 3,6 m do European Southern Observatory (ESO) e do instrumento NACO no Very Large Telescope de 8,2 m do ESO. O sistema Beta Pictoris tem apenas cerca de 20 milhões de anos, cerca de 225 vezes mais jovem que o Sistema Solar. Observar este sistema dinâmico e em rápida evolução pode ajudar os astrônomos a lançar luz sobre os processos de formação de planetas e evolução inicial. Crédito:ESO / A-M. Lagrange et al.
A massa de um exoplaneta muito jovem foi revelada pela primeira vez usando dados da espaçonave de mapeamento estelar da ESA Gaia e seu antecessor, o satélite Hipparcos aposentado de um quarto de século.
Os astrônomos Ignas Snellen e Anthony Brown da Universidade de Leiden, Os Países Baixos, deduziu a massa do planeta Beta Pictoris b a partir do movimento de sua estrela hospedeira durante um longo período de tempo, capturado por Gaia e Hipparcos.
O planeta é um gigante gasoso semelhante a Júpiter, mas, de acordo com a nova estimativa, é 9 a 13 vezes mais massivo. Ele orbita a estrela Beta Pictoris, a segunda estrela mais brilhante da constelação de Pictor.
O planeta só foi descoberto em 2008 em imagens capturadas pelo Very Large Telescope do European Southern Observatory, no Chile. Tanto o planeta quanto a estrela têm apenas cerca de 20 milhões de anos - cerca de 225 vezes mais jovens que o Sistema Solar. Sua pouca idade torna o sistema intrigante, mas também difícil de estudar usando métodos convencionais.
"No sistema Beta Pictoris, o planeta acabou de se formar essencialmente, "diz Ignas." Portanto, podemos obter uma imagem de como os planetas se formam e como eles se comportam nos primeiros estágios de sua evolução. Por outro lado, a estrela é muito quente, gira rápido, e ele pulsa. "
Esse comportamento torna difícil para os astrônomos medirem com precisão a velocidade radial da estrela - a velocidade na qual ela parece mover-se periodicamente para perto e para longe da Terra. Pequenas mudanças na velocidade radial de uma estrela, causado pela atração gravitacional dos planetas em sua vizinhança, são comumente usados para estimar massas de exoplanetas. Mas esse método funciona principalmente para sistemas que já passaram pelos estágios iniciais de sua evolução.
No caso de Beta Pictoris b, os limites superiores da faixa de massa do planeta foram alcançados antes de usar o método da velocidade radial. Para obter uma estimativa melhor, os astrônomos usaram um método diferente, aproveitando as medidas de Hipparcos e Gaia que revelam a posição e o movimento precisos da estrela hospedeira do planeta no céu ao longo do tempo.
"A estrela se move por diferentes razões, "diz Ignas." Primeiro, a estrela circula em torno do centro da Via Láctea, assim como o Sol faz. Isso aparece da Terra como um movimento linear projetado no céu. Chamamos isso de movimento adequado. E então há o efeito de paralaxe, que é causado pela órbita da Terra em torno do sol. Por causa disso, durante o ano, vemos a estrela de ângulos ligeiramente diferentes. "
E então há algo que os astrônomos descrevem como 'pequenas oscilações' na trajetória da estrela no céu - minúsculos desvios do curso esperado causados pela atração gravitacional do planeta na órbita da estrela. Esta é a mesma oscilação que pode ser medida por meio de mudanças na velocidade radial, mas em uma direção diferente - no plano do céu, em vez de ao longo da linha de visão.
Os astrônomos podem medir a massa dos exoplanetas observando pequenos desvios nas trajetórias de suas estrelas hospedeiras causados pela atração gravitacional dos planetas em órbita. Estes podem ser observados ao longo da linha de visão, procurando por pequenas mudanças na velocidade radial de uma estrela, ou no plano do céu, usando medições astrométricas. Para ser capaz de fazer avaliações precisas, as observações astrométricas precisam cobrir um período de muitos anos. Nesta foto, a espiral tracejada branca mostra a evolução da trajetória de uma estrela observável da Terra, causado pela combinação de paralaxe e movimento adequado. A faixa marrom mostra a gama de desvios da trajetória da estrela causados por um possível planeta orbitando-a. Crédito:Agência Espacial Europeia
"Estamos observando o desvio do que você espera se não houvesse planeta e, em seguida, medimos a massa do planeta a partir do significado desse desvio, "diz Anthony." Quanto maior a massa do planeta, mais significativo é o desvio. "
Para ser capaz de fazer tal avaliação, os astrônomos precisam observar a trajetória da estrela por um longo período de tempo para entender corretamente o movimento adequado e o efeito de paralaxe.
A missão Gaia, projetado para observar mais de um bilhão de estrelas em nossa galáxia, eventualmente será capaz de fornecer informações sobre uma grande quantidade de exoplanetas. Nos 22 meses de observações incluídas no segundo lançamento de dados de Gaia, publicado em abril, o satélite registrou a estrela Beta Pictoris cerca de trinta vezes. Este, Contudo, não é o suficiente.
"Gaia encontrará milhares de exoplanetas, que ainda está em nossa lista de tarefas, "diz Timo Prusti, Cientista do projeto Gaia da ESA. "A razão pela qual os exoplanetas podem ser esperados apenas no final da missão é o fato de que, para medir a pequena oscilação que os exoplanetas estão causando, precisamos traçar a posição das estrelas por vários anos. "
Combinando as medições de Gaia com as da missão Hipparcos da ESA, que observou Beta Pictoris 111 vezes entre 1990 e 1993, permitiu que Ignas e Anthony obtivessem seus resultados muito mais rápido. Isso levou à primeira estimativa bem-sucedida da massa de um jovem planeta usando medições astrométricas.
“Combinando os dados do Hipparcos e Gaia, que têm uma diferença de tempo de cerca de 25 anos, você obtém um movimento adequado de muito longo prazo, "diz Anthony.
“Este movimento apropriado também contém o componente causado pelo planeta em órbita. Hipparcos por si só não teria sido capaz de encontrar este planeta porque ele se pareceria com uma estrela única perfeitamente normal, a menos que o tivéssemos medido por muito mais tempo.
"Agora, combinando Gaia e Hipparcos e olhando para a diferença a longo prazo e o movimento próprio de curto prazo, podemos ver o efeito do planeta na estrela. "
O resultado representa um passo importante para um melhor entendimento dos processos envolvidos na formação do planeta, e antecipa as empolgantes descobertas de exoplanetas que serão desencadeadas pelos futuros lançamentos de dados do Gaia.
"A massa do jovem planeta Beta Pictoris b através do movimento astrométrico de sua estrela hospedeira, "por I. Snellen e A. Brown é publicado em Astronomia da Natureza , 20 de agosto de 2018.
