p Astrônomos descobriram um novo exoplaneta que pode alterar a teoria permanente da formação de planetas. Com uma massa que está entre a de Netuno e Saturno, e sua localização além da "linha de neve" de sua estrela hospedeira, um mundo estranho dessa escala era considerado raro. p Aparna Bhattacharya, um pesquisador de pós-doutorado da Universidade de Maryland e do Goddard Space Flight Center (GSFC) da NASA, liderou a equipe que fez a descoberta, que foi anunciado hoje durante uma conferência de imprensa no 233º Encontro da Sociedade Astronômica Americana em Seattle.

p Usando a câmera quase infravermelha, instrumento de segunda geração (NIRC2) no telescópio Keck II de 10 metros do Observatório W. M. Keck em Maunakea, Hawaii e o instrumento Wide Field Camera 3 (WFC3) no Telescópio Espacial Hubble, os pesquisadores obtiveram imagens simultâneas de alta resolução do exoplaneta, denominado OGLE-2012-BLG-0950Lb, permitindo-lhes determinar sua massa.

p "Ficamos surpresos ao ver a massa surgir bem no meio da lacuna de massa do planeta gigante intermediário previsto, "disse Bhattacharya." É como encontrar um oásis no meio do deserto de exoplanetas! "

p "Fiquei muito satisfeito com a rapidez com que Aparna concluiu a análise, "disse o co-autor David Bennett, um cientista pesquisador sênior da Universidade de Maryland e GSFC. "Ela teve que desenvolver alguns métodos novos para analisar esses dados - um tipo de análise que nunca havia sido feito antes."

p Em um momento incrível de eventos, outra equipe de astrônomos (que incluía Bhattacharya e Bennett) publicou uma análise estatística quase ao mesmo tempo, mostrando que esses planetas de massa sub-Saturno não são raros, afinal.

p "Estávamos terminando a análise quando as medições de massa do OGLE-2012- BLG-0950Lb chegaram, "disse o autor principal, Daisuke Suzuki, do Instituto de Ciência Espacial e Astronáutica do Japão." Este planeta confirmou nossa interpretação do estudo estatístico. "

p Os resultados das equipes em OGLE-2012-BLG-0950Lb são publicados na edição de dezembro do The Astronomical Journal e o estudo estatístico foi publicado na edição de 20 de dezembro da Cartas de jornal astrofísico .

p OGLE-2012-BLG-0950Lb estava entre os planetas sub-Saturno no estudo estatístico; todos foram detectados por microlente, o único método atualmente sensível o suficiente para detectar planetas com menos do que a massa de Saturno em órbitas do tipo Júpiter.

p A microlente aproveita uma consequência da teoria da relatividade geral de Einstein:a curvatura e ampliação da luz perto de um objeto massivo como uma estrela, produzindo uma lente natural no céu. No caso de OGLE-2012-BLG-0950Lb, a luz de uma estrela distante de fundo foi ampliada por OGLE-2012-BLG-0950L (a estrela hospedeira do exoplaneta) ao longo de dois meses enquanto passava perto de um alinhamento perfeito no céu com a estrela de fundo.

p Analisando cuidadosamente a luz durante o alinhamento, um escurecimento inesperado com uma duração de cerca de um dia foi observado, revelando a presença de OGLE-2012-BLG-0950Lb por meio de sua própria influência nas lentes.

p Metodologia

p OGLE-2012-BLG-0950Lb foi detectado pela primeira vez pelos telescópios de pesquisa de microlentes do Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) e as colaborações Microlensing Observations in Astrophysics (MOA).

p A equipe de Bhattacharya então conduziu observações de acompanhamento usando o poderoso sistema óptico adaptativo do Observatório Keck em combinação com o NIRC2.

p "As observações de Keck nos permitiram determinar que o planeta sub-Saturno ou superneptuno tem uma massa de 39 vezes a da Terra, e que sua estrela hospedeira tem 0,58 vezes a massa do Sol, "disse Bennett." Eles mediram a separação entre o sistema planetário do primeiro plano e a estrela do fundo. Isso nos permitiu calcular a geometria completa do evento de microlente. Sem esses dados, nós só sabíamos a proporção de massa estrela-planeta, não as massas individuais. "

p Para o estudo estatístico, A equipe de Suzuki e o MOA analisaram as propriedades de 30 planetas sub-Saturno encontrados por microlente e comparou-as com as previsões da teoria de acreção do núcleo.

p Desafiando a teoria

p O que é único sobre o método de microlente é sua sensibilidade a planetas sub-Saturno como OGLE-2012-BLG-0950Lb que orbitam além da "linha de neve" de suas estrelas hospedeiras.

p A linha de neve, ou linha de geada, é a distância em um sistema solar jovem, (a.k.a. um disco protoplanetário) no qual é frio o suficiente para que a água se condense em gelo. Na linha de neve e além dela, há um aumento dramático na quantidade de material sólido necessário para a formação do planeta. De acordo com a teoria de acréscimo do núcleo, acredita-se que os sólidos se acumulem em núcleos planetários, primeiro por meio de processos químicos e depois gravitacionais.

p "Um processo-chave da teoria de acumulação do núcleo é chamado de" acumulação de gás descontrolado, "disse Bennett." Pensa-se que os planetas gigantes iniciam o seu processo de formação recolhendo uma massa central de cerca de 10 vezes a massa da Terra em rocha e gelo. Nesta fase, um lento acréscimo de hidrogênio e gás hélio começa até que a massa tenha dobrado. Então, espera-se que o acréscimo de hidrogênio e hélio acelere exponencialmente nesse processo de acréscimo de gás descontrolado. Este processo é interrompido quando o suprimento se esgota. Se o fornecimento de gás for interrompido antes que a acumulação descontrolada pare, obtemos planetas "Júpiter fracassado" com massas de 10-20 massas da Terra (como Netuno). "

p O cenário de acumulação de gás descontrolado da teoria de acumulação do núcleo prevê que planetas como OGLE-2012-BLG-0950Lb serão raros. Com 39 vezes a massa da Terra, planetas deste tamanho estão continuando em um estágio de crescimento rápido, terminando em um planeta muito mais massivo. Este novo resultado sugere que o cenário de crescimento descontrolado pode precisar de revisão.

p A equipe de Suzuki comparou a distribuição das proporções de massa planeta-estrela encontradas pela microlente com as distribuições previstas pela teoria de acreção do núcleo.

p Eles descobriram que o processo de acreção de gás descontrolado da teoria de acreção do núcleo prevê cerca de 10 vezes menos planetas gigantes de massa intermediária como OGLE-2012-BLG-0950Lb do que são vistos nos resultados da microlente.

p Esta discrepância implica que a formação de gigantes gasosos pode envolver processos que foram negligenciados pelos modelos de acumulação de núcleo existentes, ou que o ambiente de formação do planeta varia consideravelmente em função da massa estelar hospedeira.

p Próximos passos

p This discovery has not only called into question an established theory, it was made using a new technique that will be a key part of NASA's next big planet finding mission, the Wide Field Infra-Red Survey Telescope (WFIRST), which is scheduled to launch into orbit in the mid-2020s.

p "This is exactly the method that WFIRST will use to measure the masses of the planets that it discovers with its exoplanet microlensing survey. Until WFIRST comes online, we need to develop this method with observations from our Keck Key Strategic Mission Support (KSMS) program as well as observations from Hubble, " said Bennett.

p "It's very exciting to see Keck and Hubble combine forces to provide this surprising new result, " said Keck Observatory Chief Scientist John O'Meara. "And it's equally exciting to know that we can make these kind of advances today to help facilitate the best science from WFIRST and Keck's partnership in the future."

p The NASA Keck KSMS program will continue to make follow-up observations of microlensing events detected by telescopes on the ground and in space.