Um tango cósmico:a estranha órbita de um planeta distante aponta para um passado violento e caótico

Se o HD83443c estivesse no Sistema Solar, ele se aproximaria do Sol quase até a órbita de Marte, depois oscilaria para fora, terminando entre as órbitas de Saturno e Urano, antes de cair em direção ao Sol mais uma vez. Código de cores:roxo =HD83443c, verde =Terra, vermelho =Marte, azul =Júpiter e amarelo =Saturno.

Se você fechar os olhos e imaginar um sistema de planetas orbitando uma estrela distante, o que você vê?
Para a maioria das pessoas, esses pensamentos evocam sistemas que espelham o sistema solar:planetas orbitando uma estrela hospedeira em órbitas quase circulares – planetas rochosos mais próximos e gigantes como Júpiter nas profundezas geladas.

No entanto, quanto mais estudamos o cosmos, mais começamos a perceber que sistemas planetários como o nosso podem ser mais uma exceção do que uma regra.

Imagine um sistema com um planeta gasoso, um pouco maior que Saturno, roçando a superfície de sua estrela hospedeira em uma órbita extremamente rápida. Está infernalmente quente e brilha em um vermelho opaco, queimando na radiação estelar.

Em seguida, imagine outro planeta gigante mais distante, maior que Júpiter, movendo-se em uma órbita distante e altamente alongada que o faz parecer mais um cometa do que um planeta tradicional.

Não soa muito como em casa, não é? No entanto, foi isso que encontramos.

Apresentando o sistema planetário HD83443

A história do sistema HD83443 começa no final do século 20, quando os astrônomos começaram a observar obsessivamente estrelas semelhantes ao Sol. Eles estavam procurando evidências dessas estrelas oscilando para frente e para trás sob a influência de companheiros planetários invisíveis.

Usando o Telescópio Anglo-Australiano de 3,9 metros no Observatório Siding Spring perto de Coonabarabran, os pesquisadores descobriram um planeta orbitando a estrela HD83443. Este planeta, HD83443b, era tão massivo quanto os gigantes gasosos Saturno e Júpiter.

Mas foi aí que as semelhanças terminaram. HD83443b é um "Júpiter quente":um planeta gasoso gigante percorrendo a superfície de sua estrela hospedeira (que é um pouco menor e mais fria que o Sol), e completando cada volta em menos de três dias terrestres!

Por duas décadas desde sua descoberta, continuamos a monitorar os movimentos do HD83443. Nos últimos anos, temos conduzido este trabalho no Mt Kent Observatory da University of Southern Queensland.

Ao combinar nossas observações com outras, descobrimos um novo planeta estranho no sistema, que descrevemos em um artigo publicado no mês passado.

Este mundo, HD83443c, leva mais de 22 anos para orbitar sua estrela hospedeira e está cerca de 200 vezes mais distante que seu irmão infernal. Como o "ano" do HD83443c é tão longo, precisávamos de mais de duas décadas de observações para confirmar sua existência - rastreando uma única volta ao redor de sua estrela hospedeira.

Mas o que é realmente incomum é a excentricidade de sua órbita. Enquanto os planetas do sistema solar seguem órbitas quase circulares, HD83443c segue um caminho muito mais alongado que lembra os cometas em nosso sistema solar.

As consequências de um tango planetário

Planetas como o "Júpiter quente", HD83443b, são particularmente interessantes para os astrônomos, pois são diferentes de qualquer coisa perto de casa. Gigantes gasosos como Júpiter começam suas vidas longe de sua estrela hospedeira, onde os gelos são abundantes.

Esses gelos permitem que eles cresçam rapidamente, ganhando massa suficiente para se envolver em enormes atmosferas.

Ao contrário dos planetas gigantes do sistema solar, à medida que o HD83443b cresceu até a maturidade, ele deve ter migrado para dentro para acabar perto de sua estrela hospedeira. O que causou essa migração?

Bem, ao longo dos anos, os astrônomos encontraram muitos Júpiteres quentes. Ao tentar entender esses planetas estranhos, vários mecanismos foram propostos para explicar sua migração – mas na maioria dos casos, qualquer evidência da causa da migração se perdeu no passado distante.

No caso específico do HD83443b, no entanto, parece que nossa nova descoberta pode ter fornecido a evidência da arma fumegante. O mundo recém-descoberto, HD83443c, pode ser a razão pela qual seu irmão acabou em sua atual órbita infernal.

Imagine HD83443c e HD83443b se formando nas profundezas geladas do sistema HD83443. Eles teriam sido enterrados no disco maciço de gás e poeira ao redor da estrela, chamado de "disco protoplanetário".

À medida que os planetas se moviam através do disco, eles se alimentavam dele, ficando cada vez mais massivos e flutuando lentamente para dentro enquanto interagiam com o disco ao seu redor.

Este vídeo, da NASA, mostra a história dos primeiros 30 anos da Era dos Exoplanetas e os primeiros 5.000 exoplanetas conhecidos. Espera-se que pesquisas futuras revelem dezenas de milhares mais, incluindo sistemas como o nosso sistema solar.

Eventualmente, eles chegaram muito perto um do outro. Eles não colidiram exatamente, mas ao passarem um pelo outro, suas imensas forças gravitacionais agiram como um estilingue, catapultando os dois para novas órbitas.

HD83443b, o Júpiter quente, foi lançado para dentro em uma órbita que roça a superfície da estrela em sua maior aproximação, antes de voltar para a cena inicial de quase colisão. O outro planeta, HD83443c, é lançado para fora em seu atual caminho alongado.

Ao longo de milênios, algo notável aconteceu. Toda vez que HD83443b se aproximava de sua estrela hospedeira, sua presença elevava as marés na estrela e, por sua vez, a estrela hospedeira fazia com que as marés subissem nela. Isso teria essencialmente "aplicado os freios" ao movimento do HD83443b.

Isso significa que o HD83443b perdeu um pouco de velocidade cada vez que passou pela estrela hospedeira. Quando voou de volta para fora novamente, não conseguiu viajar tão longe quanto antes e sua órbita foi lentamente circularizada. Ele foi arrastado para dentro até atingir sua atual órbita minúscula e circular – na qual passará o resto de sua vida.

O HD83443c, no entanto, não teve esse destino. Depois de ter sido lançado para fora durante o encontro inicial com HD83443b, permaneceu tão distante da estrela central que sua órbita nunca foi impactada.

Sua órbita muito lenta e alongada é evidência daquele encontro planetário inicial de quando o sistema era jovem.

Não há lugar como o lar?

Esta história é fascinante - mas o principal objetivo de nossa busca contínua por mundos alienígenas é encontrar lugares muito mais parecidos com o lar.

Estamos usando as mesmas ferramentas que nos levaram ao HD83443c para encontrar sistemas planetários como o nosso – com planetas gigantes em órbitas distantes de suas estrelas hospedeiras. Podemos precisar olhar para estrelas distantes por décadas, observando sua graciosa valsa celestial.

Sem dúvida, encontraremos muitos outros sistemas surpreendentes semelhantes ao HD83443, que revelam mais sobre a verdadeira variedade de sistemas planetários por aí. + Explorar mais