Nas últimas três décadas, quase 4, 000 objetos semelhantes a planetas foram descobertos orbitando estrelas isoladas fora do sistema solar (exoplanetas). A partir de 2011, foi possível usar o telescópio espacial Kepler da NASA para observar os primeiros exoplanetas em órbita ao redor de jovens sistemas binários de duas estrelas vivas com hidrogênio ainda queimando em seu núcleo.

Astrônomos brasileiros encontraram agora a primeira evidência da existência de um exoplaneta orbitando um binário mais antigo ou mais evoluído no qual uma das duas estrelas está morta. Os resultados acabam de ser publicados no Astronomical Journal , publicado pela American Astronomical Society (AAS).

Leonardo Andrade de Almeida, primeiro autor do artigo, disse, "Conseguimos obter evidências bastante sólidas da existência de um exoplaneta gigante com uma massa quase 13 vezes a de Júpiter em um sistema binário evoluído. Esta é a primeira confirmação de um exoplaneta em um sistema desse tipo."

Almeida é atualmente bolsista de pós-doutorado pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), tendo realizado pesquisa de pós-doutorado no Instituto de Astronomia da Universidade de São Paulo, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG-USP), onde foi orientado pelo professor Augusto Damineli, coautor do estudo.

Variações no tempo do eclipse (o tempo que leva para cada uma das duas estrelas eclipsar a outra) e o período orbital levaram os pesquisadores a descobrir o exoplaneta no binário evoluído chamado KIC 10544976, localizado na constelação de Cygnus no hemisfério celeste norte.

"Variações no período orbital de um binário são devidas à atração gravitacional entre os três objetos, que orbita em torno de um centro de massa comum, "Disse Almeida.

As variações do período orbital não são suficientes para provar a existência de um planeta no caso de binários, Contudo, porque a atividade magnética das estrelas binárias flutua periodicamente, assim como o campo magnético do sol muda de polaridade a cada 11 anos, com turbulência e o número e tamanho das manchas solares aumentando e diminuindo.

"Variações na atividade magnética do sol eventualmente causam uma mudança em seu campo magnético. O mesmo é verdade para todas as estrelas isoladas. Em binários, essas variações também causam uma mudança no período orbital devido ao que chamamos de mecanismo Applegate, "Almeida explicou.

Para refutar a hipótese de que as variações no período orbital do KIC 10544976 eram devidas apenas à atividade magnética, os pesquisadores analisaram o efeito da variação do tempo do eclipse e o ciclo de atividade magnética da estrela viva do binário.

KIC 10544976 consiste em uma anã branca, Uma morte, estrela de baixa massa com alta temperatura superficial, e uma anã vermelha, uma estrela viva (magneticamente ativa) com uma massa pequena em comparação com a do sol e luminosidade escassa devido à baixa produção de energia. As duas estrelas foram monitoradas por telescópios terrestres entre 2005 e 2017 e pelo Kepler entre 2009 e 2013, produzindo dados minuto a minuto.

“O sistema é único, "Almeida disse." Nenhum sistema semelhante tem dados suficientes para nos permitir calcular a variação do período orbital e a atividade do ciclo magnético para a estrela viva. "

Usando os dados do Kepler, eles foram capazes de estimar o ciclo magnético da estrela viva (anã vermelha) com base na taxa e energia das chamas (grandes erupções de radiação eletromagnética) e na variabilidade devido a manchas (regiões de temperatura superficial mais fria e, portanto, escuridão causada por diferentes concentrações de fluxo de campo magnético).

A análise dos dados mostrou que o ciclo de atividade magnética da anã vermelha durou 600 dias, o que é consistente com os ciclos magnéticos estimados para estrelas isoladas de baixa massa. O período orbital do binário foi estimado em 17 anos. "Isso refuta completamente a hipótese de que a variação do período orbital é devido à atividade magnética. A explicação mais plausível é a presença de um planeta gigante orbitando o binário, com uma massa de aproximadamente 13 vezes a de Júpiter, "Disse Almeida.

Hipóteses de formação

Como o planeta orbitando o binário foi formado é desconhecido. Uma hipótese é que ele se desenvolveu ao mesmo tempo que as duas estrelas bilhões de anos atrás. Se então, é um planeta de primeira geração. Outra hipótese é que se formou a partir do gás ejetado durante a morte da anã branca, tornando-o um planeta de segunda geração.

A confirmação de seu status como planeta de primeira ou segunda geração e sua detecção direta enquanto orbita o binário poderia ser obtida usando a nova geração de telescópios terrestres com espelhos primários superiores a 20 metros, incluindo o Telescópio Gigante de Magalhães (GMT) instalado no deserto do Atacama, no Chile. O GMT deve ver a primeira luz em 2024.

"Estamos investigando 20 sistemas nos quais corpos externos podem mostrar efeitos gravitacionais, como KIC 10544976, e a maioria só pode ser observada no hemisfério sul. O GMT nos permitirá detectar esses objetos diretamente e obter respostas importantes sobre a formação e evolução desses ambientes exóticos, bem como a possibilidade de vida lá, "Disse Almeida.