Encontrado exoplaneta em gêmea solar

Astrônomos utilizaram o detector de planetas HARPS do ESO, no Chile, assim como outros telescópios, para descobrir três planetas em torno de estrelas pertencentes ao enxame estelar aberto Messier 67.

© ESO/L. Calçada (exoplaneta em órbita de estrela no enxame M67)

Embora mais de um milhar de planetas fora do Sistema Solar seja já conhecido, apenas alguns foram descobertos em enxames estelares. Curiosamente, um destes novos exoplanetas orbita uma estrela rara. Trata-se de uma gêmea solar, uma estrela que é, em todos os aspectos, praticamente idêntica ao Sol.

Sabemos hoje que os planetas que orbitam estrelas fora do Sistema Solar são muito comuns. Têm-se detectado planetas em torno de estrelas de várias idades e composições químicas, espalhados um pouco por todo o céu. No entanto, e até agora, têm-se encontrado muito poucos planetas no interior de enxames estelares, o que é relativamente estranho já que a maioria das estrelas nasce precisamente no seio destes enxames. Os astrônomos têm-se perguntado se este fato não significará que existe algo diferente na formação  planetária em enxames estelares que explique esta estranha escassez.

Os enxames estelares podem ser de dois tipos. Os enxames abertos são grupos de estrelas que se formaram ao mesmo tempo a partir de uma única nuvem de gás e poeira num passado recente. Encontram-se essencialmente nos braços em espiral de galáxias como a Via Láctea. Por outro lado, os enxames globulares são coleções muito maiores e esféricas de estrelas muito mais antigas que orbitam o centro de uma galáxia. Apesar de buscas cuidadosas, não foram encontrados planetas em enxames globulares e encontraram-se menos de seis em enxames abertos. Descobriram-se também, nos últimos dois anos, exoplanetas nos enxames NGC 6811 e Messier 44 e mais recentemente detectou-se um no brilhante enxame próximo das Hyades.

Anna Brucalassi do Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, em Garching, na Alemanha, autora principal deste novo estudo, e a sua equipe quiseram investigar este assunto. “No enxame estelar Messier 67 as estrelas têm todas a mesma idade e composição do Sol, o que torna este local um laboratório perfeito para estudar quantos planetas se formam num ambiente tão populado e investigar se foram formados essencialmente em torno de estrelas de maior ou de menor massa.”
A equipe utilizou o instrumento HARPS, o detector de planetas montado no telescópio de 3,6 metros do ESO, no Observatório de La Silla do ESO, no Chile. Os resultados foram complementados com observações efetuadas por outros observatórios do mundo. Este trabalho utilizou igualmente observações do instrumento SOPHIE, instalado no Observatoire de Haute-Provence, na França, do telescópio suíço de 1,2 metros Leonhard Euler, situado no Observatório de La Silla do ESO, no Chile e do telescópio Hobby Eberly, no Texas, EUA. A equipe monitorizou cuidadosamente 88 estrelas selecionadas no enxame Messier 67, durante um período de seis anos, procurando os pequeníssimos movimentos das estrelas, que se aproximam ou afastam da Terra, e que revelam a presença de planetas na sua órbita. A maior parte dos enxames abertos dissipam-se após algumas dezenas de milhões de anos. No entanto, os enxames que se formam com uma maior densidade de estrelas podem manter-se coesos muito mais tempo. O Messier 67 é um exemplo de um tal enxame mais velho com uma vida mais longa, sendo um dos mais bem estudados deste tipo, situados próximo da Terra.
Este enxame situa-se a cerca de 2.500 anos-luz de distância na constelação do Caranguejo e contém aproximadamente 500 estrelas. Muitas das estrelas do enxame são mais tênues do que as que são normalmente alvo de buscas de exoplanetas, por isso tentar detectar o sinal muito fraco dos possíveis planetas levou o HARPS aos seus limites.
Foram descobertos três planetas, dois em órbita de estrelas semelhantes ao Sol e um em órbita de uma estrela gigante vermelha, mais evoluída e de maior massa. Os primeiros dois planetas têm ambos um terço da massa de Júpiter e orbitam as suas estrelas hospedeiras em sete e cinco dias, respectivamente. O terceiro planeta demora 122 dias para completar a sua órbita e possui mais massa que Júpiter. As massas estimadas dos planetas observados pelo método das velocidades radiais correspondem a limites inferiores: se a órbita do planeta for muito inclinada, a sua massa pode ser maior e criar o mesmo efeito observado.
O primeiro destes planetas mostrou estar em órbita de uma estrela extraordinária, uma das mais similares gêmeas solares identificada até hoje, praticamente idêntica ao Sol. As gêmeas solares apresentam massas, temperaturas e abundâncias químicas muito similares ao Sol. Esta é a primeira gêmea solar situada num enxame onde se encontrou um planeta em sua órbita.
Dois dos três planetas são do tipo “Júpiter quente”, ou seja, planetas comparáveis a Júpiter em termos de tamanho, mas muito mais próximo das suas estrelas progenitoras e consequentemente muito mais quentes. Os três planetas situam-se mais perto das suas estrelas do que a zona habitável, local onde pode existir água no estado líquido.
“Estes novos resultados mostram que os planetas nos enxames estelares abertos são tão comuns como em torno de estrelas isoladas, no entanto, não são fáceis de detectar,” acrescenta Luca Pasquini do ESO, em Garching, na Alemanha, co-autor do novo artigo científico que descreve este trabalho. “Os novos resultados contrastam com trabalho anterior que não conseguiu detectar planetas em enxames, mas corrobora com algumas observações mais recentes. Vamos continuar observando este enxame para descobrir como é que as estrelas, com e sem planetas, diferem em massa e composição química.”

Esta taxa de detecção  de 3 planetas numa amostra de 88 estrelas no Messier 67 encontra-se próximo da frequência média de planetas detectados em torno de estrelas que não são membros de enxames.

Fonte: ESO