A descoberta de um planeta muito grande em relação ao seu sol confunde modelos de formação do sistema solar

A descoberta de um planeta tão massivo em relação ao seu Sol põe em causa o que se entendia anteriormente sobre a formação dos planetas e dos seus sistemas solares, segundo investigadores da Penn State.

Em artigo publicado na revista CiênciasPesquisadores relatam a descoberta de um planeta 13 vezes mais massivo que a Terra orbitando a estrela “ultrafria” LHS 3154, que por si só é nove vezes menos massiva que o Sol. A proporção entre a massa do planeta recém-descoberto e a de sua estrela hospedeira é mais de 100 vezes maior que a da Terra e do Sol.

A descoberta revela o planeta mais massivo conhecido em órbita próxima em torno de uma estrela anã ultrafria, a estrela mais fria e de menor massa do Universo. Esta descoberta vai contra o que as teorias atuais prevêem sobre a formação de planetas em torno de estrelas pequenas e representa a primeira vez que um planeta com uma massa tão elevada foi observado orbitando uma estrela de baixa massa.

“Esta descoberta realmente mostra o quão pouco sabemos sobre o universo”, disse Suvrath Mahadevan, professor de astronomia e astrofísica na Penn State e coautor do artigo. “Não esperávamos um planeta tão massivo em torno de uma estrela de baixa massa.”

Ele explicou que as estrelas são formadas a partir de grandes nuvens de gás e poeira. Após a formação de uma estrela, o gás e a poeira permanecem como discos de material orbitando a estrela recém-nascida, que podem eventualmente evoluir para planetas.

“Não se espera que o disco de formação planetária em torno da estrela de baixa massa LHS 3154 tenha massa sólida suficiente para formar este planeta”, disse Mahadevan. “Mas existe, por isso agora precisamos de reconsiderar a nossa compreensão de como os planetas e as estrelas se formam.”

Os pesquisadores observaram o enorme planeta, chamado LHS 3154b, usando um espectrógrafo astronômico construído na Pensilvânia por uma equipe de cientistas liderada por Mahadevan. A ferramenta, chamada Habitable Zone Planet Finder, ou HPF, foi projetada para descobrir planetas orbitando as estrelas mais frias fora do nosso sistema solar com potencial para água líquida – um ingrediente chave para a vida – em suas superfícies.

Embora seja muito difícil detectar tais planetas em torno de estrelas como o nosso Sol, a baixa temperatura das estrelas ultrafrias significa que os planetas capazes de ter água líquida nas suas superfícies estão muito mais próximos da sua estrela do que a Terra e o Sol. Esta distância mais curta entre estes planetas e as suas estrelas, combinada com a menor massa das estrelas ultrafrias, resulta num sinal detectável anunciando a presença do planeta, explicou Mahadevan.

“Pense nisso como se uma estrela fosse uma fogueira”, disse Mahadevan.”Quanto mais frio o fogo fica, mais perto você está do fogo para se manter aquecido.” “O mesmo se aplica aos planetas. Se uma estrela for mais fria, o planeta precisará estar mais próximo dessa estrela se quiser ser quente o suficiente para reter água líquida. Se um planeta tiver uma órbita próxima o suficiente de sua estrela ultrafria, nós podemos detectá-lo observando uma ligeira mudança.” “A cor do espectro ou da luz da estrela enquanto ela é arrastada por um planeta que a orbita.”

Localizado no Telescópio Hobby-Eberly no Observatório McDonald, no Texas, o HPF fornece algumas das medições de maior resolução até hoje de sinais infravermelhos de estrelas próximas.

“Fazer esta descoberta com o HPF foi muito especial, pois é um novo instrumento que projetamos, desenvolvemos e construímos desde o início com o propósito de observar populações planetárias desconhecidas em torno de estrelas de menor massa”, disse Gumundur Stefansson da NASA. Sagan Fellow em astrofísica na Universidade de Princeton e principal autor do artigo, que ajudou a desenvolver o HPF e trabalhou no estudo como estudante de pós-graduação na Penn State.

“Estamos agora a colher os frutos, aprendendo aspectos novos e inesperados deste excitante grupo de planetas que orbitam algumas estrelas próximas.”

Stefansson explicou que o instrumento já rendeu informações importantes na descoberta e confirmação de novos planetas, mas a descoberta do planeta LHS 3154b superou todas as expectativas.

“Com base no trabalho de pesquisa existente com HPF e outros instrumentos, um objeto como o que descobrimos é provavelmente extremamente raro, por isso a sua descoberta foi realmente emocionante”, disse Megan Delamere, estudante de graduação em astronomia na Penn State e co-autora de o projeto de pesquisa. papel. “Nossas teorias atuais sobre a formação planetária têm dificuldade em explicar o que vemos.”

Delamere explicou que no caso do planeta massivo descoberto orbitando a estrela LHS 3154, o núcleo do planeta pesado inferido pelas medições da equipe exigiria uma quantidade maior de material sólido no disco do planeta do que os modelos atuais prevêem.

A descoberta também levanta questões sobre a compreensão anterior da formação estelar, uma vez que a proporção entre massa e poeira e gás no disco circunstelar como o LHS 3154 — quando era jovem e em formação recente — deve ter sido dez vezes superior. Pelo que foi observado para formar um planeta massivo como o descoberto pela equipe.

“O que descobrimos fornece um caso de teste extremo para todas as teorias existentes de formação de planetas”, disse Mahadevan. “Foi exatamente para isso que construímos o HPF: descobrir como as estrelas mais comuns na nossa galáxia formam planetas e para encontrar esses planetas.”