Terceiro planeta encontrado em órbita Kepler do sistema estelar binário 47

Os astrônomos encontraram um terceiro planeta circulando um par de estrelas no sistema Kepler 47.

A ilustração de um artista mostra os três planetas do sistema Kepler 47. O grande planeta do meio representa o recém-descoberto Kepler 47d.
NASA / JPL-Caltech / T. Pyle

O Kepler 47 ficou ainda maior. Jerome Orosz (Universidade Estadual de San Diego) e colegas anunciaram na edição de maio do Astronomical Journal que o sistema `` Tatineine '', com dois planetas conhecidos anteriormente orbitando duas estrelas, tem um terceiro planeta. O sistema está a 3.340 anos-luz de distância na constelação de Cygnus e, até agora, é o único conhecido por hospedar vários planetas. O par binário consiste em duas estrelas da sequência principal, uma como o nosso Sol e a outra uma anã vermelha. O novo planeta, Kepler 47d, orbita entre os dois planetas descobertos anteriormente, de fato, todos os três orbitam as estrelas tão intimamente que poderiam caber dentro da órbita da Terra em torno do Sol.

Os astrônomos pensaram uma vez que os planetas circumbinários que orbitam um par de estrelas não poderiam existir porque a interação dinâmica de gravidades estelares duplas excluiria órbitas planetárias estáveis. A descoberta do Kepler 16b há cerca de 8 anos afastou essa ideia e reformulou alguns modelos de comportamento planetário. Agora, a confirmação de um sistema multi-planetário poderia ampliar ainda mais esses modelos.

Ilustração das órbitas planetárias Kepler-47
NASA / JPL Caltech / T. Pyle

A existência do sistema Kepler 47 sugere que as interações gravitacionais limitam os tamanhos dos planetas circumbinários, talvez explicando por que os planetas rochosos têm muito menos probabilidade de serem encontrados em torno dos binários. Quando os planetas se formam dentro do disco de poeira e gás que cerca as estrelas jovens, suas interações com o disco fazem com que eles migrem para dentro. As forças gravitacionais concorrentes das duas estrelas acabam expulsando a maioria dos planetas menores do sistema, explica o co-autor Nader Haghighipour (Universidade do Havaí). Os planetas gigantes, por outro lado, continuam migrando para dentro e acabam colidindo com as estrelas. Apenas planetas de tamanho intermediário permanecem.

Este diagrama mostra as órbitas dos planetas no Kepler 47. A região verde escura representa uma estimativa conservadora da zona habitável das estrelas; verde claro mostra uma estimativa mais otimista. O círculo vermelho é a distância das estrelas em que as órbitas planetárias permanecem estáveis, apesar da mudança do campo gravitacional ao redor das duas estrelas.
Orosz et al. / Jornal Astronômico 2019

O Kepler-47 também demonstra que os sistemas circumbinários podem se encher de planetas em órbitas estáveis. “Acho que o grande avanço disso”, diz David Martin (Universidade de Chicago), “é o que chamamos de sistema empacotado”. Martin, que não estava envolvido na pesquisa Kepler-47, explica: “Você não podia coloque outros planetas entre esses três e faça com que o sistema sobreviva. É importante entender como os planetas se formam. ”

Os trânsitos são complicados

Todos os três planetas ao redor do Kepler 47 foram descobertos com o Telescópio Espacial Kepler da NASA. Lançado em 2009, o Kepler procurou exoplanetas pelo método de trânsito - sentindo pequenas mudanças no brilho da luz das estrelas à medida que os planetas passavam na frente de seus sóis.

Encontrar exoplanetas pelos trânsitos pode ser difícil. Eles precisam ser grandes o suficiente para diminuir a luz das estrelas à medida que passam. Então, a inclinação do seu plano orbital deve ser pequena o suficiente em relação à Terra para permitir que os observadores vejam os trânsitos periódicos dos planetas pela face de suas estrelas. Planos orbitais de planetas circumbinários são ainda mais complicados pela oscilação; eles variam um pouco ao longo do tempo. "Para cada planeta [circumbinário] que você vê, há cerca de oito ou nove que você sente falta", diz o coautor do estudo Bill Welsh (San Diego State University).

Um tipo diferente de pesquisa

Os dados do sistema Kepler 47 só foram estendidos até 2013, mas o Transess Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA foi lançado em 2018 para captar observações. A TESS estará em posição de examinar o Kepler 47 neste verão, e os pesquisadores estão entusiasmados em ver novos dados sobre o sistema após um intervalo de cinco anos. O TESS foi projetado, no entanto, para imaginar faixas de céu maiores que o Kepler, procurando planetas em torno das 200.000 estrelas mais próximas. Sua busca oferecerá uma nova maneira de estudar sistemas circumbinários.

"O TESS analisará centenas de milhares de estrelas binárias", diz galês. “O Kepler conseguiu cerca de 3.000, mas o TESS adicionará algumas centenas de milhares. O objetivo do TESS é começar a fazer estatísticas, analisar padrões e tendências entre esses sistemas. ”

Um dos objetivos é entender como os planetas podem se formar no ambiente gravitacionalmente instável em torno de estrelas binárias, e a pesquisa em andamento está dando aos astrônomos bastante material para trabalhar. "Não estamos apenas encontrando planetas em torno de binários, mas sim em uma taxa comparável a estrelas únicas", observa Martin. "Parece que a natureza gosta de viver no limite."