A ilustração deste artista mostra dois exoplanetas gigantes gasosos orbitando a jovem estrela PDS 70. Esses planetas ainda estão crescendo por acreção de material de um disco circundante. No processo, eles esculpiram gravitacionalmente uma grande lacuna no disco. A lacuna se estende por distâncias equivalentes às órbitas de Urano e Netuno em nosso sistema solar. Crédito:J. Olmsted (STScI)
Os astrônomos têm imaginado diretamente dois exoplanetas que estão esculpindo gravitacionalmente uma grande lacuna dentro de um disco de formação de planetas ao redor de uma jovem estrela. Embora mais de uma dúzia de exoplanetas tenham sido fotografados diretamente, este é apenas o segundo sistema multiplanetário a ser fotografado. (O primeiro foi um sistema de quatro planetas orbitando a estrela HR 8799.) Ao contrário do HR 8799, no entanto, os planetas neste sistema ainda estão crescendo por acréscimo de material do disco.
"Esta é a primeira detecção inequívoca de um sistema de dois planetas abrindo uma lacuna de disco, "disse Julien Girard do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Maryland.
A estrela anfitriã, conhecido como PDS 70, está localizado a cerca de 370 anos-luz da Terra. A jovem estrela de 6 milhões de anos é ligeiramente menor e menos massiva que o nosso Sol, e ainda está acumulando gás. Ele é cercado por um disco de gás e poeira que tem uma grande lacuna que se estende de cerca de 1,9 a 3,8 bilhões de milhas.
PDS 70 b, o planeta mais íntimo conhecido, está localizado dentro da lacuna do disco a uma distância de cerca de 2 bilhões de milhas de sua estrela, semelhante à órbita de Urano em nosso sistema solar. A equipe estima que ele pesa de 4 a 17 vezes mais que Júpiter. Foi detectado pela primeira vez em 2018.
PDS 70 c, o planeta recém-descoberto, está localizado perto da borda externa da lacuna do disco a cerca de 3,3 bilhões de milhas da estrela, semelhante à distância de Netuno de nosso sol. É menos massivo que o planeta b, pesando entre 1 e 10 vezes mais que Júpiter. As duas órbitas planetárias estão perto de uma ressonância 2 para 1, o que significa que o planeta interno circula a estrela duas vezes no tempo que o planeta externo leva para girar uma vez.
A descoberta desses dois mundos é significativa porque fornece evidências diretas de que os planetas em formação podem varrer material suficiente de um disco protoplanetário para criar uma lacuna observável.
O PDS 70 é apenas o segundo sistema multiplanetário a ser capturado diretamente. Por meio de uma combinação de óptica adaptativa e processamento de dados, os astrônomos conseguiram cancelar a luz da estrela central (marcada por uma estrela branca) para revelar dois exoplanetas em órbita. PDS 70 b (canto inferior esquerdo) pesa 4 a 17 vezes mais que Júpiter, enquanto PDS 70 c (canto superior direito) pesa 1 a 10 vezes mais que Júpiter. Crédito:ESO e S. Haffert (Observatório de Leiden)
“Com instalações como o ALMA, Hubble, ou grandes telescópios óticos baseados no solo com ótica adaptativa, vemos discos com anéis e lacunas por toda parte. A questão em aberto foi, existem planetas aí? Nesse caso, a resposta é sim, "explicou Girard.
A equipe detectou PDS 70 c do solo, usando o espectrógrafo MUSE no Very Large Telescope do European Southern Observatory (VLT). A nova técnica contou com a combinação da alta resolução espacial fornecida pelo telescópio de 8 metros equipado com quatro lasers e a resolução espectral média do instrumento que permite "travar" a luz emitida pelo hidrogênio, o que é um sinal de acúmulo de gás.
"Este novo modo de observação foi desenvolvido para estudar galáxias e aglomerados de estrelas em maior resolução espacial. Mas este novo modo também o torna adequado para imagens de exoplanetas, que não era o condutor científico original para o instrumento MUSE, "disse Sebastiaan Haffert do Observatório de Leiden, autor principal do artigo.
“Ficamos muito surpresos quando encontramos o segundo planeta, "Haffert acrescentou.
No futuro, O telescópio espacial James Webb da NASA pode ser capaz de estudar este sistema e outros berçários de planetas usando uma técnica espectral semelhante para estreitar em vários comprimentos de onda de luz do hidrogênio. Isso permitiria aos cientistas medir a temperatura e a densidade do gás dentro do disco, o que ajudaria a nossa compreensão do crescimento de planetas gigantes gasosos. O sistema também pode ser alvo da missão WFIRST, que levará uma demonstração de tecnologia coronógrafo de alto desempenho que pode bloquear a luz da estrela para revelar uma luz mais fraca do disco circundante e planetas companheiros.
Esses resultados foram publicados na edição de 3 de junho da Astronomia da Natureza .
