1569: Colisão massiva no sistema planetário Kepler-107

A imagem mostra uma “frame” do meio de uma simulação hidrodinâmica de uma colisão frontal a alta velocidade entre dois planetas com 10 vezes a massa da Terra. A gama de temperaturas do material está representada pelas quatro cores – cinzento, laranja, amarelo e vermelho, onde o cinzento é a temperatura mais baixa e o vermelho a mais quente. Estas colisões expelem grandes quantidades de materiais do manto, deixando para trás um planeta remanescente com uma alta densidade e um alto teor de ferro, com características parecidas às observadas em Kepler-107c.
Crédito: Z. M. Leinhardt e T. Denman (Universidade de Bristol)

Dois dos planetas que orbitam a estrela Kepler-107 podem ser o resultado de um impacto semelhante ao que afectou a Terra e formou a Lua. Uma equipa internacional de investigadores do Instituto de Astrofísica das Canárias, da Universidade de La Laguna, da Universidade de Bristol (Reino Unido) e do INAF (Instituto Nacional de Astrofísica, Itália), publicou os resultados deste trabalho na revista Nature Astronomy.

Desde que, em 1995, foi descoberto o primeiro exoplaneta, foram já encontrados quase 4000 planetas em redor de outras estrelas. Isto permite-nos estudar uma grande variedade de configurações de sistemas planetários. A evolução dos planetas em órbita de outras estrelas pode ser afectada, principalmente, por dois fenómenos: a evaporação das camadas superiores do planeta devido aos efeitos dos raios-X e raios UV emitidos pela estrela central, e pelos impactos de outros corpos celestes do tamanho de um planeta.

Este último foi observado várias vezes em sistemas extras-solares, mas, até agora, não havia provas da existência de grandes impactos, como aparentemente ocorreu no sistema Kepler-107.

A estrela central, Kepler-107, é um pouco maior que o Sol e tem quatro planetas em órbita; foram os dois planetas mais interiores que atraíram o interesse dos astrofísicos. Usando dados do satélite Kepler da NASA e do TNG (Telescópio Nacional Galileu) no Observatório Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma, Ilhas Canárias), a equipa determinou os parâmetros da estrela e mediu o raio e a massa destes planetas. Embora os planetas mais interiores tenham raios semelhantes, as suas massas são muito diferentes. De facto, o segundo é mais de duas vezes mais denso que o primeiro.

A extraordinariamente alta densidade do planeta Kepler-107c equivale a mais do dobro da densidade da Terra. Esta densidade, excepcional para um planeta, tem intrigado os cientistas, e sugere que o seu núcleo metálico, a sua parte mais densa, é anormalmente grande para um planeta.

Tal seria ainda considerado normal não fosse pela previsão de que a foto-evaporação faz com que o planeta mais denso num sistema seja o mais próximo da sua estrela. Para explicar como é possível que, neste caso, o exoplaneta mais próximo tenha menos de metade da densidade do segundo, foi proposta a hipótese de que o planeta Kepler-107c foi formado como resultado de um grande impacto. Este impacto deve ter arrancado as suas camadas exteriores, deixando o núcleo central como uma fracção muito maior do que anteriormente. Após testes realizados por meio de simulações, esta hipótese parece ser a mais provável.

Este estudo permitirá compreender melhor a formação e evolução dos exoplanetas. Especificamente, destaca a importância da relação entre a física estelar e a investigação exoplanetária. “Precisamos de conhecer a estrela para entender melhor os planetas que orbitam em seu redor,” realça Savita Mathur, investigadora do Instituto de Astrofísica das Canárias em Tenerife, co-autora do artigo. “Neste estudo fizemos uma análise sistemática para estimar os parâmetros da estrela hospedeira. A sismologia estelar está a desempenhar um papel fundamental no campo exoplanetário, porque demonstrou que é um dos melhores métodos para fazer uma caracterização precisa das estrelas”. É por isso que, durante a última década, se tornou um dos principais métodos de caracterização estelar e assim continuará nos próximos anos, graças às missões espaciais de descoberta exoplanetária: TESS (NASA) e PLATO (ESA).

Astronomia On-line
8 de Fevereiro de 2019

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