Uma versão divertida do sistema TOI-1136 se cada corpo do sistema fosse um pato ou patinho. Crédito: Rae Holcomb/UCI
Os investigadores revelaram um sistema solar com até sete exoplanetas em torno de TOI-1136, empregando metodologias avançadas para medições precisas das suas características, o que poderá influenciar significativamente as teorias sobre a formação de planetas.
Um sistema solar recentemente descoberto com seis exoplanetas confirmados e um possível sétimo está a aumentar o conhecimento dos astrónomos sobre a formação e evolução dos planetas. Contando com um arsenal global de observatórios e instrumentos, uma equipe liderada por pesquisadores da Universidade da Califórnia, Irvine, compilou as medições mais precisas das massas, propriedades orbitais e características atmosféricas dos exoplanetas.
Em artigo publicado em 29 de janeiro em O Jornal Astronômicoos pesquisadores compartilham os resultados do TESS-Keck Survey, fornecendo uma descrição completa dos exoplanetas que orbitam TOI-1136, uma estrela anã no via Láctea galáxia a mais de 270 anos-luz da Terra. O estudo é uma continuação da observação inicial da estrela e dos exoplanetas pela equipe em 2019, usando dados do NASASatélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito (TESS). Esse projeto forneceu a primeira estimativa das massas dos exoplanetas cronometrando as variações do tempo de trânsito, uma medida da atração gravitacional que os planetas em órbita exercem uns sobre os outros.
Técnicas Avançadas para Análise de Exoplanetas
Para o estudo mais recente, os pesquisadores combinaram os dados do TTV com uma análise da velocidade radial da estrela. Usando o telescópio Automated Planet Finder no Observatório Lick em Mount Hamilton, na Califórnia, e o Espectrômetro Echelle de alta resolução no Observatório WM Keck em Mauna Kea, no Havaí, eles puderam detectar pequenas variações no movimento estelar por meio do desvio para o vermelho e do desvio para o azul do efeito Doppler – que ajudou-os a determinar leituras de massa planetária com uma precisão sem precedentes.
Para obter informações tão exatas sobre os planetas deste sistema solar, a equipe construiu modelos de computador usando centenas de medições de velocidade radial sobrepostas a dados TTV. Autor principal Corey Beard, Ph.D. candidato em física, disse que a combinação desses dois tipos de leituras rendeu mais conhecimento sobre o sistema do que nunca.
“Foram necessárias muitas tentativas e erros, mas ficamos muito felizes com nossos resultados depois de desenvolver um dos modelos de sistema planetário mais complicados do mundo. exoplaneta literatura até o momento”, disse Beard.
Insights e direções de pesquisas futuras
O grande número de planetas é um fator que inspirou a equipe de astronomia a conduzir mais pesquisas, de acordo com o coautor Paul Robertson, professor associado de física e astronomia da UCI.
“Vemos o TOI-1136 como sendo altamente vantajoso do ponto de vista da investigação, porque quando um sistema tem múltiplos exoplanetas, podemos controlar os efeitos da evolução do planeta que dependem da estrela hospedeira, e isso ajuda-nos a concentrar-nos nos mecanismos físicos individuais que levaram para que esses planetas tenham as propriedades que têm”, disse ele.
Robertson acrescentou que quando os astrónomos tentam comparar planetas em sistemas solares separados, existem muitas variáveis que podem diferir com base nas propriedades distintas das estrelas e nas suas localizações em partes diferentes da galáxia. Ele disse que observar exoplanetas no mesmo sistema permite o estudo de planetas que tiveram uma história semelhante.
Representação artística do sistema TOI-1136 e sua jovem estrela em chamas. Crédito: Rae Holcomb/Paul Robertson/UCI
Pelos padrões estelares, o TOI-1136 é jovem, com apenas 700 milhões de anos, outra característica que atrai caçadores de exoplanetas. Robertson disse que as estrelas juvenis são “difíceis e especiais” de trabalhar porque são muito ativas. O magnetismo, as manchas solares e as erupções solares são mais prevalentes e intensas durante esta fase do desenvolvimento de uma estrela, e a radiação resultante explode e esculpe os planetas, afetando as suas atmosferas.
Os exoplanetas confirmados de TOI-1136, TOI-1136 b a TOI-1136 g, são categorizados como “sub-Netunos” pelos especialistas. Robertson disse que o menor deles tem mais que o dobro do raio da Terra, e outros têm até quatro vezes o raio da Terra, comparável aos tamanhos de Urano e Netuno.
Todos esses planetas orbitam TOI-1136 em menos de 88 dias que Mercúrio leva para dar uma volta ao redor do Sol da Terra, de acordo com o estudo. “Estamos agrupando todo um sistema solar numa região em torno da estrela tão pequena que todo o nosso sistema planetário aqui estaria fora dela”, disse Robertson.
“Eles são planetas estranhos para nós porque não temos nada exatamente igual a eles em nosso sistema solar”, disse a coautora Rae Holcomb, Ph.D. candidato em física. “Mas quanto mais estudamos outros sistemas planetários, parece que eles podem ser o tipo de planeta mais comum na galáxia.”
Outro componente estranho deste sistema solar é a possível presença, ainda não confirmada, de um sétimo planeta. Os pesquisadores detectaram algumas evidências de outra força ressonante no sistema. Robertson explicou que quando os planetas orbitam próximos uns dos outros, eles podem atrair uns aos outros gravitacionalmente.
“Quando você ouve um acorde tocado no piano e ele soa bem para você, é porque há ressonância, ou mesmo espaçamento, entre as notas que você está ouvindo”, disse ele. “Os períodos orbitais desses planetas são espaçados de forma semelhante. Quando os exoplanetas estão em ressonância, os rebocadores estão sempre na mesma direção. Isto pode ter um efeito desestabilizador ou, em casos especiais, pode servir para tornar as órbitas mais estábulo.”
Robertson observou que, longe de responder a todas as questões da sua equipa sobre os exoplanetas neste sistema, o estudo fez com que os investigadores quisessem obter conhecimentos adicionais, particularmente sobre a composição das atmosferas planetárias. Essa linha de investigação seria melhor abordada através das capacidades avançadas de espectroscopia do satélite da NASA. Telescópio Espacial James Webbele disse.
“Estou orgulhoso de que tanto o Observatório Lick da UCO como os Observatórios Keck tenham estado envolvidos na caracterização de um sistema realmente importante”, disse Matthew Shetrone, vice-diretor dos Observatórios da UC. “Ter tantos planetas de tamanho moderado no mesmo sistema permite-nos realmente testar cenários de formação. Eu realmente quero saber mais sobre esses planetas! Poderíamos encontrar um mundo de rocha derretida, um mundo de água e um mundo de gelo, todos no mesmo sistema solar? Quase parece ficção científica.”
Para mais informações sobre esta pesquisa, consulte Exoplanetas descobertos em torno de uma nova estrela revelam segredos da formação planetária.
Referência: “A Pesquisa TESS-Keck. XVII. Medições precisas de massa em um sistema planetário em trânsito jovem e de alta multiplicidade usando velocidades radiais e variações de tempo de trânsito” por Corey Beard, Paul Robertson, Fei Dai, Rae Holcomb, Jack Lubin, Joseph M. Akana Murphy, Natalie M. Batalha, Sarah Blunt , Ian Crossfield, Courtney Dressing, Benjamin Fulton, Andrew W. Howard, Dan Huber, Howard Isaacson, Stephen R. Kane, Grzegorz Nowak, Erik A Petigura, Arpita Roy, Ryan A. Rubensahl, Lauren M. Weiss, Rafael Barrena, Aida Behmard, Casey L. Brinkman, Ilaria Carleo, Ashley Chontos, Paul A. Dalba, Tara Fetherolf, Steven Giacalone, Michelle L. Hill, Kiyoe Kawauchi, Judith Korth, Rafael Luque, Mason G. MacDougall, Andrew W. Mayo, Teo Močnik , Giuseppe Morello, Felipe Murgas, Jaume Orell-Miquel, Enric Palle, Alex S. Polanski, Malena Rice, Nicholas Scarsdale, Dakotah Tyler e Judah Van Zandt, 29 de janeiro de 2024, O Jornal Astronômico.
DOI: 10.3847/1538-3881/ad1330
Juntando-se a Robertson e Beard neste estudo estavam pesquisadores do Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias da Espanha; o Instituto de Tecnologia da Califórnia; da Suécia Universidade de Tecnologia Chalmers; Universidade Johns Hopkins de Maryland; Universidade de La Laguna da Espanha; Universidade de Lund, na Suécia; Universidade Nicolaus Copernicus da Polônia; Nova Jersey Universidade de Princeton; Universidade Ritsumeikan do Japão; Instituto SETI da Califórnia; Instituto de Ciências do Telescópio Espacial de Maryland; a Universidade da Califórnia, Santa Cruz; o Universidade da California, Berkeley; a Universidade da Califórnia, Los Angeles; a Universidade da Califórnia, Riverside; a Universidade do Havaí; o Universidade de Chicago; a Universidade do Kansas; Universidade de Notre Dame de Indiana; Universidade do Sul de Queensland, na Austrália; e Connecticut Universidade de Yale. O financiamento foi fornecido pela Fundação WM Keck, NASA e pela National Science Foundation.
