Crescer como um planeta com mais de uma estrela-mãe tem lá seus desafios. Embora os planetas do nosso sistema solar orbitem apenas uma estrela — o Sol —, outros planetas, mais distantes, chamados exoplanetas, podem ser criados em famílias com duas ou mais estrelas. Um grupo de pesquisadores que desejava saber ais a respeito das complexas influências de múltiplas estrelas em planetas apresentou dois novos estudos de casos: foi descoberto um planeta com três estrelas-mães, e outro, com quatro.
As descobertas foram feitas com instrumentos instalados em telescópios no Observatório Palomar, em San Diego, Califórnia: o sistema óptico adaptativo Robo-AO, desenvolvido pelo Centro Inter-Universitário de Astronomia e Astrofísica na Índia e o Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, e o sistema óptico adaptativo PALM-3000.
Esta é apenas a segunda vez que um planeta é identificado em um sistema estelar quádruplo. Embora o planeta já fosse conhecido, acreditava-se que tinha apenas três estrelas, e não quatro. O primeiro planeta quadriestelar, KIC 4862625, foi descoberto em 2013 por cientistas cidadãos usando dados públicos da missão Kepler da NASA.
A mais recente descoberta sugere que planetas em sistemas estelares quádruplos podem ser menos raros do que se pensava. Na verdade, pesquisas recentes mostraram que esse tipo de sistema estelar, que normalmente consiste em dois pares de estrelas gêmeas lentamente orbitando uma à outra a grandes distâncias, é mais comum do que antes se imaginava.
"Cerca de quatro por cento das estrelas do tipo solar estão em sistemas quádruplos, que é maior do que estimativas anteriores porque as técnicas observacionais estão se aprimorando continuamente," disse o coautor Andrei Tokovinin do Observatório Interamericano Cerro Tololo, no Chile.
O sistema planetário quadriestelar recém-descoberto, chamado 30 Ari, está localizado a 136 anos-luz de distância, na constelação de Áries. O planeta gasoso do sistema é enorme, com 10 vezes a massa de Júpiter, e orbita sua estrela primária a cada 335 dias. A estrela primária tem uma estrela parceira relativamente próxima, que o planeta não orbita. Este par, por sua vez, está travado em uma órbita de longa distância com outro par de estrelas, à distância de 1.670 unidades astronômicas (uma unidade astronômica é a distância entre a Terra e o Sol). Astrônomos acreditam ser latamente improvável que esse planeta, ou qualquer lua que o orbite, possa abrigar vida.
Se fosse possível ver o céu deste planeta, as quatro estrelas-mães pareceriam um pequeno Sol e duas estrelas muito brilhantes que seriam visíveis à luz do dia. Uma dessas estrelas, se observada com um telescópio suficientemente grande, poderia revelar-se um sistema binário, ou duas estrelas orbitando uma à outra.
Há poucos anos, dezenas de planetas com duas ou três estrelas-mães foram descobertos, inclusive aqueles com pôr-do-sol "Tatooine" remanescentes dos filmes Guerra nas Estrelas. Descobrir planetas com méltiplas estrelas-mães não é nenhuma grande surpresa, considerando-se que estrelas binárias são mais comuns em nossa galáxia do que estrelas avulsas.
"Sistemas estelares surgem em várias formas. Podem haver estrelas únicas, binárias, triplas, e até sistemas estelares quíntuplos," disse Lewis Roberts of JPL, principal autor das novas descobertas publicadas na revista Astronomical Journal. "É encantadora a maneira como a natureza reúne essas coisas."
Roberts e seus colegas querem entender os efeitos que estrelas-mães múltiplas podem exercer sobre seus jovens planetas em desenvolvimento. Provas sugerem que estrelas companheiras podem influenciar o destino de planetas ao mudar as órbitas deles e até mesmo levando alguns a se tornarem ainda maiores. Por exemplo, os " Júpiters quentes" —planetas com aproximadamente a massa de Júpiter que giram mais próximos de suas estrelas em questão de poucos dias — podem ser gentilmente empurrados para mais perto de sua estrela-mãe primária pela mão gravitacional de uma estrela companheira.
No novo estudo, os pesquisadores descrevem o uso do sistema automatizado Robo-AO no Observatório Palomar para varrer o céu noturno, vasculhando centenas de estrelas a cada noite em busca de sinais de estrelas companheiras. Eles descobriram duas possíveis hospedeiras de exoplanetas: o sistema quadriestelar 30 Ari, e um sistema planetário triestelar chamado HD 2638. As descobertas foram confirmadas através do instrumento de mais alta resolução PALM-3000, também no Observatório Palomar.
O novo planeta com um trio de estrelas é um Júpiter quente que orbita a estrela primária muito de perto, completando uma volta a cada três dias. Cientistas já sabiam que esta estrela primária estava travada em um tango gravitacional com outra estrela, distante cerca de 0,7 ano-luz, ou 44.000 unidades astronômicas. Isso é relativamente bem distante para um par de estrelas companheiras. A mais recente descoberta é a de uma terceira estrela no sistema, que orbita a estrela primária de uma distância de 28 unidades astronômicas — suficientemente perto para ter influenciado o desenvolvimento do Júpiter quente e sua órbita final.
"Esse resultado reforça a conexão entre sistemas estelares múltiplos e grandes planetas," disse Roberts.
No caso de Ari 30, a descoberta aumentou de três para quatro o número de estrelas conhecidas no sistema. A quarta estrela situa-se à distância de 23 unidades astronômicas do planeta. Embora esta estrela companheira e seu planeta estejam mais próximos um do outro do que aqueles no sistema HD 2638, a estrela recém-descoberta não parece ter influenciado a órbita do planeta. A razão exata disso é incerta, portanto a equipe está planejando mais observações para melhor compreender a órbita da estrela e a dinâmica de sua complicada família.
Tradução de Luiz Leitão
Growing up as a planet with more than one parent star has its challenges. Though the planets in our solar system circle just one star -- our sun -- other more distant planets, called exoplanets, can be reared in families with two or more stars. Researchers wanting to know more about the complex influences of multiple stars on planets have come up with two new case studies: a planet found to have three parents, and another with four.
The discoveries were made using instruments fitted to telescopes at the Palomar Observatory in San Diego: the Robo-AO adaptive optics system, developed by the Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics in India and the California Institute of Technology in Pasadena, and the PALM-3000 adaptive optics system, partially funded by NASA and developed by NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California, and Caltech.
This is only the second time a planet has been identified in a quadruple star system. While the planet was known before, it was thought to have only three stars, not four. The first four-star planet, KIC 4862625, was discovered in 2013 by citizen scientists using public data from NASA's Kepler mission.
The latest discovery suggests that planets in quadruple star systems might be less rare than once thought. In fact, recent research has shown that this type of star system, which usually consists of two pairs of twin stars slowly circling each other at great distances, is itself more common than previously believed.
"About four percent of solar-type stars are in quadruple systems, which is up from previous estimates because observational techniques are steadily improving," said co-author Andrei Tokovinin of the Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile.
The newfound four-star planetary system, called 30 Ari, is located 136 light-years away in the constellation Aries. The system's gaseous planet is enormous, with 10 times the mass of Jupiter, and it orbits its primary star every 335 days. The primary star has a relatively close partner star, which the planet does not orbit. This pair, in turn, is locked in a long-distance orbit with another pair of stars about 1,670 astronomical units away (an astronomical unit is the distance between Earth and the sun). Astronomers think it's highly unlikely that this planet, or any moons that might circle it, could sustain life.
Were it possible to see the skies from this world, the four parent stars would look like one small sun and two very bright stars that would be visible in daylight. One of those stars, if viewed with a large enough telescope, would be revealed to be a binary system, or two stars orbiting each other.
In recent years, dozens of planets with two or three parent stars have been found, including those with "Tatooine" sunsets reminiscent of the Star Wars movies. Finding planets with multiple parents isn't too much of a surprise, considering that binary stars are more common in our galaxy than single stars.
"Star systems come in myriad forms. There can be single stars, binary stars, triple stars, even quintuple star systems," said Lewis Roberts of JPL, lead author of the new findings appearing in the journal Astronomical Journal. "It’s amazing the way nature puts these things together."
Roberts and his colleagues want to understand the effects that multiple parent stars can have on their developing youthful planets. Evidence suggests that stellar companions can influence the fate of planets by changing the planets' orbits and even triggering some to grow more massive. For example, the "hot Jupiters" -- planets around the mass of Jupiter that whip closely around their stars in just days -- might be gently nudged closer to their primary parent star by the gravitational hand of a stellar companion.
In the new study, the researchers describe using the automated Robo-AO system on Palomar Observatory to scan the night skies, searching hundreds of stars each night for signs of stellar companions. They found two candidates hosting exoplanets: the four-star system 30 Ari, and a triple-star planetary system called HD 2638. The findings were confirmed using the higher-resolution PALM-3000 instrument, also at Palomar Observatory.
The new planet with a trio of stars is a hot Jupiter that circles its primary star tightly, completing one lap every three days. Scientists already knew this primary star was locked in a gravitational tango with another star, about 0.7 light-years away, or 44,000 astronomical units. That's relatively far apart for a pair of stellar companions. The latest discovery is of a third star in the system, which orbits the primary star from a distance of 28 astronomical units -- close enough to have influenced the hot Jupiter's development and final orbit.
"This result strengthens the connection between multiple star systems and massive planets," said Roberts.
In the case of Ari 30, the discovery brought the number of known stars in the system from three to four. The fourth star lies at a distance of 23 astronomical units from the planet. While this stellar companion and its planet are closer to each other than those in the HD 2638 system, the newfound star does not appear to have impacted the orbit of the planet. The exact reason for this is uncertain, so the team is planning further observations to better understand the orbit of the star and its complicated family dynamics.
Nenhum comentário:
Postar um comentário