Novas pistas sobre como os Júpiteres quentes se formam

Uma seta na parte inferior da imagem indica a idade do sistema aumentando para a direita da imagem de 1-10 milhões de anos, para 10-100 milhões de anos, para mais de 100 milhões de anos. No meio da imagem, à esquerda (1-10 milhões de anos), há uma estrela cercada por um disco de gás e poeira. Um planeta está se formando nele e migrando para mais perto da estrela. Em 10-100 milhões de anos o disco se foi e Júpiter quente já chegou e está em uma órbita alinhada. Na parte superior da figura, há um planeta se formando no disco em 1-10 milhões de anos, mas se forma mais longe do que no painel inferior. Há uma seta que abrange toda a seção de 10 a 100 milhões de anos. A mais de 100 milhões de anos, o planeta está em uma órbita excêntrica e desalinhada. Pouco tempo depois, a órbita do planeta é circular e desalinhada. Crédito:Jacob Hamer

Desde que o primeiro Júpiter quente foi descoberto em 1995, os astrônomos têm tentado descobrir como os exoplanetas quentes se formaram e chegaram em suas órbitas extremas. Os astrônomos da Universidade Johns Hopkins descobriram uma maneira de determinar a idade relativa dos Júpiteres quentes usando novas medições da espaçonave Gaia, que está rastreando mais de um bilhão de estrelas.
O autor principal Jacob Hamer, Ph.D. estudante de Física e Astronomia, apresentará os resultados esta semana com disponibilidade de imprensa às 13h15. 13 de junho na conferência da American Astronomical Society, que será transmitida ao vivo. O trabalho está programado para ser publicado no Jornal Astronômico .

Chamados de Júpiteres quentes porque o primeiro descoberto tinha aproximadamente o mesmo tamanho e forma do Júpiter do nosso sistema solar, esses planetas estão cerca de 20 vezes mais próximos de suas estrelas do que a Terra está do sol, fazendo com que esses planetas atinjam temperaturas de milhares de graus Celsius.

As teorias existentes de formação de planetas não podiam explicar esses planetas, então os cientistas tiveram várias ideias sobre como os Júpiteres quentes podem se formar. Inicialmente, os cientistas propuseram que os Júpiteres quentes poderiam se formar mais longe, como Júpiter, e depois migrar para seus locais atuais devido a interações com o disco de gás e poeira de sua estrela hospedeira. Ou pode ser que eles se formem mais longe e migrem muito mais tarde - depois que o disco se for - por meio de um processo mais violento e extremo chamado migração de alta excentricidade.

“A questão de como esses exoplanetas se formam e chegam às suas órbitas atuais é literalmente a questão mais antiga em nosso subcampo e é algo que milhares de astrônomos lutam para responder há mais de 25 anos”, disse o coautor Kevin Schlaufman, professor assistente que trabalha na intersecção da astronomia galáctica e exoplanetas.

Alguns Júpiteres quentes têm órbitas bem alinhadas à rotação de suas estrelas, como os planetas do nosso sistema solar. Outros têm órbitas desalinhadas dos equadores de suas estrelas. Os cientistas não conseguiram provar se as diferentes configurações eram produto de diferentes processos de formação, ou um único processo de formação seguido de interações de maré entre os planetas e as estrelas. "Sem esse método realmente preciso de medir idades, sempre havia informações ausentes", disse Hamer.

Hamer é um dos primeiros astrônomos a usar os novos dados do satélite Gaia para estudar as idades dos sistemas de exoplanetas para descobrir como eles se formam e evoluem. Ser capaz de determinar as velocidades – a velocidade direcional – das estrelas foi fundamental para determinar sua idade. Quando as estrelas nascem, elas se movem de forma semelhante umas às outras dentro da Galáxia. À medida que essas estrelas envelhecem, suas velocidades se tornam cada vez mais diferentes, disse Hamer. Com este novo método, Hamer provou que existem várias maneiras pelas quais os Júpiteres quentes se formam.

"Um [processo de formação] ocorre rapidamente e produz sistemas alinhados, e [o outro] ocorre em escalas de tempo mais longas e produz sistemas desalinhados", disse Hamer. "Meus resultados também sugerem que, em alguns sistemas com estrelas hospedeiras menos massivas, as interações de maré permitem que os Júpiteres quentes realinhem o eixo de rotação de sua estrela hospedeira para alinhar com sua órbita."

Novos dados de telescópios terrestres e espaciais estão ajudando os cientistas a aprender mais sobre exoplanetas. Em abril, equipes de astrônomos, incluindo alguns da Johns Hopkins, relataram descobertas sobre as atmosferas de Júpiteres ultra-quentes, possíveis graças a observações do Telescópio Espacial Hubble. + Explorar mais