Graças a um bando de telescópios no espaço e na Terra - e até mesmo um par de astrônomos amadores no Arizona - um astrônomo da Universidade de Wisconsin-Madison e seus colegas descobriram um planeta do tamanho de Júpiter orbitando a uma velocidade vertiginosa em torno de uma estrela anã branca distante. O sistema, cerca de 80 anos-luz de distância, viola todas as convenções comuns sobre estrelas e planetas. A anã branca é o remanescente de uma estrela parecida com o sol, muito reduzido a aproximadamente o tamanho da Terra, no entanto, retém metade da massa do sol. O enorme planeta assoma sobre sua minúscula estrela, que circula a cada 34 horas graças a uma órbita incrivelmente próxima. Em contraste, Mercúrio leva 90 dias comparativamente letárgicos para orbitar o sol. Embora tenha havido indícios de grandes planetas orbitando perto de anãs brancas no passado, as novas descobertas são a evidência mais clara de que esses pares bizarros existem. Essa confirmação destaca as diversas maneiras pelas quais os sistemas estelares podem evoluir e pode dar um vislumbre do destino de nosso próprio sistema solar. Esse sistema de anãs brancas poderia até fornecer um raro arranjo habitável para a vida surgir à luz de uma estrela moribunda.

"Nunca vimos evidências de um planeta chegando tão perto de uma anã branca e sobrevivendo. É uma surpresa agradável, "diz o pesquisador principal Andrew Vanderburg, que recentemente ingressou no departamento de astronomia da UW-Madison como professor assistente. Vanderburg concluiu o trabalho enquanto um membro independente da NASA Sagan Fellow na Universidade do Texas em Austin.

Os pesquisadores publicaram suas descobertas em 16 de setembro no jornal Natureza . Vanderburg liderou um grande, colaboração internacional de astrônomos que analisaram os dados. Os telescópios contribuintes incluíram o telescópio de caça a exoplanetas da NASA TESS e dois grandes telescópios terrestres nas Ilhas Canárias.

Vanderburg foi originalmente atraído para estudar as anãs brancas - os restos de estrelas do tamanho do Sol depois que esgotam seu combustível nuclear - e seus planetas por acidente. Enquanto estava na pós-graduação, ele estava revisando dados do predecessor do TESS, o telescópio espacial Kepler, e notou uma anã branca com uma nuvem de detritos ao redor.

"O que acabamos descobrindo é que este era um planeta menor ou asteróide que estava sendo destruído enquanto observávamos, o que foi muito legal, "diz Vanderburg. O planeta foi destruído pela gravidade da estrela depois que sua transição para uma anã branca fez com que a órbita do planeta caísse em direção à estrela.

Desde então, Vanderburg se perguntou se os planetas, especialmente os grandes, poderia sobreviver à jornada em direção a uma estrela envelhecida.

Ao escanear dados de milhares de sistemas de anãs brancas coletados pela TESS, os pesquisadores avistaram uma estrela cujo brilho diminuía pela metade a cada um dia e meio, um sinal de que algo grande estava passando na frente da estrela em um estreito, órbita ultrarrápida. Mas foi difícil interpretar os dados porque o brilho de uma estrela próxima estava interferindo nas medições do TESS. Para superar esse obstáculo, os astrônomos complementaram os dados TESS de telescópios terrestres de alta resolução, incluindo três administrados por astrônomos amadores.

"Uma vez que o brilho estava sob controle, em uma noite, eles obtiveram dados muito melhores e mais limpos do que obtivemos com um mês de observações do espaço, "diz Vanderburg. Como as anãs brancas são muito menores do que estrelas normais, grandes planetas passando na frente deles bloqueiam grande parte da luz da estrela, tornando a detecção por telescópios terrestres muito mais simples.

Os dados revelaram que um planeta aproximadamente do tamanho de Júpiter, talvez um pouco maior, estava orbitando muito perto de sua estrela. A equipe de Vanderburg acredita que o gigante gasoso começou muito mais longe da estrela e se mudou para sua órbita atual depois que a estrela evoluiu para uma anã branca.

A questão passou a ser:como este planeta evitou ser dilacerado durante a sublevação? Modelos anteriores de interações anãs brancas-planetas não pareciam se adequar a este sistema estelar em particular.

Os pesquisadores fizeram novas simulações que forneceram uma resposta potencial ao mistério. Quando a estrela ficou sem combustível, ele se expandiu em uma gigante vermelha, engolfando quaisquer planetas próximos e desestabilizando o planeta do tamanho de Júpiter que orbitava mais longe. Isso fez com que o planeta assumisse um aspecto exagerado, órbita oval que passou muito perto da anã branca agora encolhida, mas também jogou o planeta muito longe no ápice da órbita.

Ao longo de eras, a interação gravitacional entre a anã branca e seu planeta lentamente dispersou energia, em última análise, guiando o planeta em um aperto, órbita circular que leva apenas um dia e meio para ser concluída. Esse processo leva tempo - bilhões de anos. Esta anã branca em particular é uma das mais antigas observadas pelo telescópio TESS com quase 6 bilhões de anos, muito tempo para desacelerar seu gigantesco planeta parceiro.

Embora as anãs brancas não conduzam mais a fusão nuclear, eles ainda liberam luz e calor à medida que esfriam. É possível que um planeta próximo o suficiente de uma estrela moribunda se encontre na zona habitável, a região perto de uma estrela onde pode existir água líquida, presume-se que seja necessário para que a vida surja e sobreviva.

Agora que a pesquisa confirmou que esses sistemas existem, eles oferecem uma oportunidade tentadora para a busca de outras formas de vida. A estrutura única dos sistemas de planetas anãs brancos oferece uma oportunidade ideal para estudar as assinaturas químicas da atmosfera dos planetas em órbita, uma forma potencial de buscar sinais de vida à distância.

"Acho que a parte mais empolgante deste trabalho é o que isso significa para a habitabilidade em geral - pode haver regiões hospitaleiras nesses sistemas solares mortos - e também nossa capacidade de encontrar evidências dessa habitabilidade, "diz Vanderburg.