1279: ESO apresenta primeiro vídeo de sempre de um planeta a orbitar uma estrela

Astrónomos europeus conseguiram observar pela primeira vez como um dos exoplanetas próximos à Terra orbita em torno da sua estrela.

A Beta Pictoris é a segunda estrela mais brilhante na constelação de Pictor e está localizada a 64 anos-luz do Sistema Solar. Com uma massa 1,75 vezes maior que a do Sol e possui uma luminosidade 8,7 vezes maior. O sistema de Beta Pictoris é muito jovem, tendo apenas entre 8 e 20 milhões de anos.

Este corpo celeste atraiu a atenção dos astrónomos no início dos anos 1980, tendo uma radiação infravermelha invulgarmente forte. Verificou-se que a fonte era um disco de gases e poeira, que orbitava em torno da estrela, onde foi encontrado o planeta Beta Pictoris b.

As primeiras fotos deste mundo emergente e do seu “manto” de gases e poeira foram obtidas pelo telescópio Hubble em 2009. As observações posteriores do planeta revelaram várias particularidades estranhas, inclusive o seu tamanho gigante e uma órbita invulgarmente inclinada.

Utilizando a ferramenta NACO, através do telescópio VLT no Chile, ao longo dos últimos quatro anos os cientistas do Observatório Europeu do Sul observaram o Beta Pictoris b a orbitar em torno do astro e sobrevoando a borda do disco no momento em que a estrela e o exoplaneta “olham” em direcção à Terra.

ESO/Lagrange/SPHERE

A primeira gravação em vídeo do movimento de um planeta em torno de outra estrela, segundo os investigadores, ajudou a determinar a temperatura do mesmo, a duração do seu ano e outras características do Beta Pictoris b.

Devido às temperaturas muito altas, a vida dificilmente poderia existir na sua superfície, bem como nos satélites. Por outro lado, a observação destes mundos pode ajudar a entender como surgem os planetas e do que depende a localização de “zonas de vida” em grandes estrelas brilhantes.

ZAP // Sputnik

Por ZAP
13 Novembro, 2018

 

913: HIPPARCOS E GAIA AJUDAM A DETERMINAR A MASSA DE BETA PICTORIS B

O planeta Beta Pictoris b é visível em órbita da sua estrela-mãe nesta composição obtida pelo telescópio de 3,6 metros do ESO e pelo instrumento NACO acoplado ao VLT de 8,2 metros do ESO. O sistema Beta Pictoris só tem 20 milhões de anos, é aproximadamente 225 vezes mais jovem do que o Sistema Solar. A observação deste sistema dinâmico e em rápida evolução pode ajudar os astrónomos a lançar luz sobre os processos de formação planetária e sobre os estágios iniciais da sua evolução.
Crédito: ESO/A-M. Lagrange et al.

A massa de um exoplaneta muito jovem foi revelada pela primeira vez usando dados da missão Gaia da ESA e do seu satélite predecessor, o aposentado Hipparcos com um quarto de século.

Os astrónomos Ignas Snellen e Anthony Brown da Universidade de Leiden, na Holanda, deduziram a massa do planeta Beta Pictoris b a partir do movimento da sua estrela hospedeira durante um longo período de tempo, tanto com a ajuda do Gaia como com a do Hipparcos.

O planeta é um gigante gasoso parecido com Júpiter, mas, de acordo com a nova estimativa, é 9 a 13 vezes mais massivo. Orbita a estrela Beta Pictoris, a segunda estrela mais brilhante da constelação de Pintor.

O planeta só foi descoberto em 2008 em imagens captadas pelo VLT (Very Large Telescope) do ESO do Chile. Tanto o planeta como a estrela só têm aproximadamente 20 milhões de anos – cerca de 225 vezes mais jovens do que o Sistema Solar. A sua tenra idade torna o sistema intrigante, mas também difícil de estudar usando métodos convencionais.

“No sistema Beta Pictoris, o planeta acaba de se formar,” comenta Ignas. “Portanto, podemos obter uma imagem de como os planetas se formam e de como se comportam nos estágios iniciais da sua evolução. Por outro lado, a estrela é muito quente, gira depressa e pulsa.”

Este comportamento dificulta a tarefa dos astrónomos em medir com precisão a velocidade radial da estrela – a velocidade à qual parece mover-se periodicamente na direcção da Terra e na direcção oposta. Pequenas mudanças na velocidade radial de uma estrela, provocadas pela atracção gravitacional de planetas na sua vizinhança, são regularmente usadas para estimar as massas de exoplanetas. Mas este método funciona principalmente para sistemas que já passaram pelos estágios iniciais da sua evolução.

No caso de Beta Pictoris b, os limites superiores da gama de massas do planeta foram obtidos antes de usar o método de velocidade radial. Para obter uma estimativa melhor, os astrónomos usaram um método diferente, tirando proveito das medições do Hipparcos e do Gaia que revelam a posição precisa e o movimento da estrela hospedeira do planeta no céu ao longo do tempo.

“A estrela move-se por diferentes razões,” afirma Ignas. “Primeiro, a estrela orbita em torno do centro da Via Láctea, tal como o Sol. Da Terra, esse movimento parece linear quando projectado no céu. Chamamos a este movimento, ‘movimento próprio’. Também existe o efeito de paralaxe, que é provocado pela Terra em órbita do Sol. Por causa disso, ao do longo do ano, vemos a estrela de ângulos ligeiramente diferentes.”

E há ainda algo que os astrónomos descrevem como “pequenas oscilações” na trajectória da estrela no céu – desvios minúsculos da trajectória esperada provocados pela atracção gravitacional do planeta em órbita da estrela. Esta é a mesma oscilação que pode ser medida através de mudanças na velocidade radial, mas ao longo de uma direcção diferente – no plano do céu e não ao longo da linha de visão.

“Estamos a observar o desvio do esperado caso não houvesse um planeta e depois medimos a massa do planeta partir da significância deste desvio,” explica Anthony. “Quanto mais massivo o planeta, mais significativo é o desvio.”

Para poder fazer tal avaliação, os astrónomos precisam de observar a trajectória da estrela durante um período de tempo longo a fim de entender adequadamente o movimento próprio e o efeito de paralaxe.

A missão Gaia, desenhada para observar mais de mil milhões de estrelas na nossa Galáxia, será eventualmente capaz de fornecer informações sobre uma grande quantidade de exoplanetas. Nos 22 meses de observações incluídas no segundo lançamento de dados do Gaia, publicado em Abril, o satélite registou a estrela Beta Pictoris cerca de 30 vezes. No entanto, isso não é suficiente.

“O Gaia vai encontrar milhares de exoplanetas, isso ainda está na nossa lista de tarefas por fazer,” salienta Timo Prusti, cientista do projecto Gaia da ESA. “A razão pela qual os exoplanetas podem ser esperados apenas no final da missão é o facto de que, para medir a pequena oscilação que os exoplanetas provocam, precisamos de traçar a posição das estrelas durante vários anos.”

A combinação das medições do Gaia com as da missão Hipparcos da ESA, que observou Beta Pictoris 111 vezes entre 1990 e 1993, levou a que Ignas e Anthony obtivessem o seu resultado muito mais depressa. Isto levou à primeira estimativa bem-sucedida da massa de um planeta jovem usando medições astrométricas.

“Combinando dados do Hipparcos e do Gaia, que têm uma diferença de tempo de mais ou menos 25 anos, obtemos um movimento próprio de longo prazo,” realça Anthony.

“Este movimento próprio também contém o componente provocado pelo planeta em órbita. O Hipparcos, por si só, não teria sido capaz de encontrar este planeta porque a estrela pareceria solitária e perfeitamente normal a não ser que a tivéssemos observado por muito mais tempo.

“Agora, combinando o Gaia e o Hipparcos, e observando a diferença a curto e a longo prazo no movimento próprio, podemos ver o efeito do planeta sobre a estrela.”

O resultado representa um passo importante para uma melhor compreensão dos processos envolvidos na formação planetária e antecipa as empolgantes descobertas de exoplanetas que serão alcançadas pelos futuros lançamentos de dados do Gaia.

Astronomia On-line
24 de Agosto de 2018

(Foram corrigidos 12 erros ortográficos ao texto original)

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781: ASTRÓNOMOS ENCONTRAM GÉMEO DE EXOPLANETA

Imagem directa do sistema 2MASS 0249 obtida com a WIRCam do CFHT. 2MASS 0249 c está localizado a 2000 UA da anã castanha binária, cuja imagem acima não separou em componentes individuais.
Crédito: T. Dupuy, M. Liu

No que toca a exoplanetas, as aparências enganam. Os astrónomos fotografaram um novo planeta e parece quase idêntico a um dos planetas gigantes gasosos mais bem estudados. Mas esse “gémeo” difere de uma maneira muito importante: a sua origem.

“Nós encontrámos um gigante gasoso que é um gémeo virtual de um planeta conhecido anteriormente, mas parece que os dois objectos se formaram de maneiras diferentes,” afirma Trent Dupuy, astrónomo do Observatório Gemini e líder do estudo.

Emergindo de berçários estelares de gás e poeira, as estrelas nascem como gatinhos numa ninhada, em grupos, e inevitavelmente afastam-se desse local. Estas ninhadas compreendem estrelas que variam muito, desde minúsculas incapazes de gerar a sua própria energia (chamadas anãs castanhas) a estrelas massivas que terminam as suas vidas em explosões de super-nova. No meio deste turbilhão, formam-se planetas em redor destas jovens estrelas. E assim que o berçário estelar esgota o seu gás, as estrelas (com os seus planetas) deixam o local onde nasceram e vagueiam livremente pela Galáxia. Devido a este êxodo, os astrónomos pensam que podem existir planetas nascidos ao mesmo tempo, no mesmo berçário estelar, mas em órbita de estrelas que se afastaram umas das outras ao longo das eras, como irmãs há muito perdidas.

“Até à data, os exoplanetas descobertos através de observação directa são basicamente singulares, cada um distinto do outro no que toca a aparência e idade. Encontrar dois exoplanetas com aparências quase idênticas e ainda assim com formações tão diferentes abre uma nova janela para a compreensão destes objectos,” afirma Michael Liu, astrónomo do Instituto de Astronomia da Universidade do Hawaii, colaborador deste trabalho.

Dupuy, Liu e outros cientistas identificaram o primeiro caso de um gémeo planetário. Um gémeo é já conhecido há muito tempo: beta Pictoris b, com 13 vezes a massa de Júpiter, foi um dos primeiros planetas descobertos directamente em 2009. O novo objecto, de nome 2MASS 0249 c, tem a mesma massa, brilho e espectro que beta Pictoris b. Depois de descobrirem este objecto com o CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope), Dupuy e colaboradores determinaram que 2MASS 0249 c e beta Pictoris b nasceram no mesmo berçário estelar. À superfície, isso faz com que os dois objectos não sejam apenas semelhantes, mas sim verdadeiros irmãos.

No entanto, os planetas têm situações de vida muito diferentes, nomeadamente os tipos de estrelas que orbitam. A estrela-mãe de beta Pictoris b é 10 vezes mais luminosa que o Sol, enquanto 2MASS 0249 c orbita um par de anãs castanhas 2000 vezes mais ténues do que o Sol. Além disso, beta Pictoris b está relativamente próximo da hospedeira estelar, cerca de 9 UA (1 UA, ou unidade astronómica, é a distância entre a Terra e o Sol), enquanto 2MASS 0249 c está a 2000 UA do binário.

Estes arranjos drasticamente diferentes sugerem que as formações dos planetas não foram, de todo, semelhantes. A imagem tradicional da formação dos gigantes gasosos, onde os planetas começam como pequenos núcleos rochosos em redor da estrela-mãe e crescem acumulando gás do disco estelar, provavelmente deu origem a beta Pictoris b. Em contraste, as hospedeiras de 2MASS 0249 c não tinham um disco suficiente para fabricar um gigante gasoso, de modo que o planeta provavelmente foi formado através da acumulação directa de gás do berçário estelar original.

“2MASS 0249 c e beta Pictoris b mostram-nos que a Natureza dispõe de mais do que uma maneira para fazer exoplanetas de aparência muito semelhante,” comenta Kaitlin Kratter, astrónoma da Universidade do Arizona e colaboradora desta investigação. “beta Pictoris b foi provavelmente formado como a maioria dos gigantes gasosos, começando com minúsculos grãos de poeira. Em contraste, 2MASS 0249 c parece-se com uma anã castanha falhada formada a partir do colapso de uma nuvem de gás. Ambos os objectos são considerados exoplanetas, mas 2MASS 0249 c ilustra que uma classificação tão simples pode esconder uma realidade complicada.”

A equipa identificou 2MASS 0249 c pela primeira vez em imagens do CFHT, e as suas observações subsequentes revelaram que o objecto orbita a uma grande distância das suas hospedeiras. O sistema pertence ao Grupo Móvel de Beta Pictoris, um conjunto amplamente disperso de estrelas cujo nome honra a famosa estrela hospedeira do planeta. As observações da equipa com o Telescópio W. M. Keck determinaram que a hospedeira é na verdade um par de anãs castanhas bem separadas. Assim sendo, o sistema 2MASS 0249 é composto por duas anãs castanhas e por um planeta gigante gasoso. A espectroscopia de acompanhamento de 2MASS 0249 c com o IRTF (Infrared Telescope Facility) da NASA e com o telescópio de 3,5 metros em Apache Point demonstrou que partilha a notável semelhança com beta Pictoris b.

O sistema 2MASS 0249 é um alvo atraente para estudos futuros. A maioria dos planetas com imagem directa estão muito próximos das suas estrelas, inibindo estudos detalhados devido à brilhante luz estelar. Em contraste, a grande separação entre 2MASS 0249 c e o seu binário hospedeiro tornará as medições de propriedades como o seu clima e composição muito mais fáceis, levando a uma melhor compreensão das características e origens dos planetas gigantes gasosos.

O trabalho foi aceite para publicação na revista The Astronomial Journal.

Astronomia On-line
20 de Julho de 2018

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