Uma equipe européia de astrônomos [1] descobriu o planeta mais leve conhecido que orbita uma estrela que não seja o sol (um "exoplaneta").
O novo exoplaneta orbita a estrela brilhante mu Arae, localizada na constelação do sul do Altar. É o segundo planeta descoberto em torno desta estrela e completa uma revolução completa em 9,5 dias.
Com uma massa de apenas 14 vezes a massa da Terra, o novo planeta está no limiar dos maiores planetas rochosos possíveis, tornando-o um possível objeto super parecido com a Terra. Urano, o menor dos planetas gigantes do Sistema Solar, tem uma massa semelhante. No entanto, Urano e o novo exoplaneta diferem tanto quanto à distância da estrela hospedeira que é provável que sua formação e estrutura sejam muito diferentes.
Essa descoberta foi possível pela precisão sem precedentes do espectrógrafo HARPS no telescópio de 3,6 m do ESO em La Silla, que permite que as velocidades radiais sejam medidas com uma precisão melhor que 1 m / s. É mais uma demonstração clara da liderança européia no campo da pesquisa com exoplanetas.
Uma máquina única de caça ao planeta
Desde a primeira detecção em 1995 de um planeta ao redor da estrela 51 Peg, de Michel Mayor e Didier Queloz, do Observatório de Genebra (Suíça), os astrônomos descobriram que nosso Sistema Solar não é único, pois mais de 120 planetas gigantes que orbitam outras estrelas foram descobertos principalmente por pesquisas de velocidade radial (cf. ESO PR 13/00, ESO PR 07/01 e ESO PR 03/03).
Este método observacional fundamental baseia-se na detecção de variações na velocidade da estrela central, devido à mudança da direção da atração gravitacional de um exoplaneta (invisível) à medida que orbita a estrela. A avaliação das variações de velocidade medidas permite deduzir a órbita do planeta, em particular o período e a distância da estrela, bem como uma massa mínima [2].
A busca contínua por exoplanetas requer instrumentos cada vez melhores. Nesse contexto, o ESO, sem dúvida, assumiu a liderança com o novo espectrógrafo HARPS (Pesquisador de Planeta em Velocidade Radial de Alta Precisão) do telescópio de 3,6 m no Observatório ESO La Silla (ver ESO PR 06/03). Oferecido em outubro de 2003 à comunidade de pesquisa nos países membros do ESO, este instrumento exclusivo é otimizado para detectar planetas em órbita em torno de outras estrelas ("exoplanetas") por meio de medições precisas de velocidade (radial) com uma precisão inigualável de 1 metro por segundo .
O HARPS foi construído por um consórcio europeu [3] em colaboração com o ESO. Desde o início de sua operação, já demonstrou sua eficiência muito alta. Em comparação com o CORALIE, outro conhecido espectrógrafo otimizado para caça ao planeta instalado no telescópio Swiss-Euler de 1,2 m em La Silla (cf ESO PR 18/98, 12/99, 13/00), os tempos de observação típicos foram reduzidos por um fator cem e a precisão das medições foi aumentada em um fator dez.
Essas melhorias abriram novas perspectivas na busca de planetas extra-solares e estabeleceram novos padrões em termos de precisão instrumental.
O sistema planetário ao redor de mu Arae
A estrela mu Arae fica a cerca de 50 anos-luz de distância. Essa estrela solar está localizada na constelação do sul Ara (o Altar) e é brilhante o suficiente (5ª magnitude) para ser observada a olho nu.
Mu Arae já era conhecido por abrigar um planeta do tamanho de Júpiter com um período orbital de 650 dias. Observações anteriores também sugeriram a presença de outro companheiro (um planeta ou uma estrela) muito mais longe.
As novas medidas obtidas pelos astrônomos nesse objeto, combinadas com dados de outras equipes, confirmam esta imagem. Mas como François Bouchy, membro da equipe, declara: “As novas medidas do HARPS não apenas confirmaram o que acreditávamos saber sobre essa estrela, mas também mostraram que um planeta adicional em órbita curta estava presente. E este novo planeta parece ser o menor já descoberto em torno de uma estrela que não seja o sol. Isso faz do mu Arae um sistema planetário muito emocionante. ”
Durante 8 noites em junho de 2004, mu Arae foi repetidamente observado e sua velocidade radial medida pelo HARPS para obter informações sobre o interior da estrela. Essa técnica chamada astero-sismologia (veja ESO PR 15/01) estuda as pequenas ondas acústicas que fazem a superfície da estrela pulsar periodicamente dentro e fora. Ao conhecer a estrutura interna da estrela, os astrônomos buscavam entender a origem da quantidade incomum de elementos pesados observados em sua atmosfera estelar. Essa composição química incomum pode fornecer informações exclusivas para a história da formação do planeta.
Diz Nuno Santos, outro membro da equipe: “Para nossa surpresa, a análise das novas medições revelou uma variação da velocidade radial com um período de 9,5 dias em cima do sinal de oscilação acústica!”
Esta descoberta foi possível graças ao grande número de medições obtidas durante a campanha de astero-seimologia.
A partir dessa data, a estrela, que também fazia parte do programa de pesquisa do consórcio HARPS, era regularmente monitorada com uma cuidadosa estratégia de observação para reduzir o "ruído sísmico" da estrela.
Esses novos dados confirmaram a amplitude e a periodicidade das variações de velocidade radial encontradas nas 8 noites de junho. Os astrônomos ficaram com apenas uma explicação convincente para esse sinal periódico: um segundo planeta orbita mu Arae e realiza uma revolução completa em 9,5 dias.
Mas essa não foi a única surpresa: a partir da amplitude da velocidade radial, que é o tamanho da oscilação induzida pela atração gravitacional do planeta na estrela, os astrônomos obtiveram uma massa para o planeta de apenas 14 vezes a massa da Terra. ! Trata-se da massa de Urano, o menor dos planetas gigantes do sistema solar.
O exoplaneta recém-encontrado, portanto, estabelece um novo recorde no menor planeta descoberto em torno de uma estrela do tipo solar.
No limite
A massa deste planeta coloca-o na fronteira entre os grandes planetas terrestres (rochosos) e planetas gigantes.
Como os atuais modelos de formação planetária ainda estão longe de serem capazes de explicar toda a incrível diversidade observada entre os planetas extra-solares descobertos, os astrônomos podem apenas especular sobre a verdadeira natureza do objeto atual. No paradigma atual da formação de planetas gigantes, um núcleo é formado primeiro pela acumulação de "planetesimais" sólidos. Quando esse núcleo atinge uma massa crítica, o gás se acumula de maneira "descontrolada" e a massa do planeta aumenta rapidamente. No presente caso, é improvável que essa fase posterior tenha acontecido, caso contrário o planeta se tornaria muito mais massivo. Além disso, modelos recentes mostrando que a migração reduz o tempo de formação, é improvável que o objeto atual tenha migrado por grandes distâncias e permaneceu com uma massa tão pequena.
Portanto, é provável que este objeto seja um planeta com um núcleo rochoso (não um gelo) cercado por um pequeno envelope gasoso (da ordem de um décimo da massa total) e, portanto, se qualificaria como uma "super-Terra".
Perspectivas adicionais
O consórcio HARPS, liderado por Michel Mayor (Observatório de Genebra, Suíça), recebeu 100 noites de observação por ano durante um período de 5 anos no telescópio ESO de 3,6 m para realizar uma das pesquisas sistemáticas mais ambiciosas de exoplanetas até agora implementadas no mundo todo. Para esse objetivo, o consórcio mede repetidamente velocidades de centenas de estrelas que podem abrigar sistemas planetários.
A detecção deste novo planeta de luz após menos de 1 ano de operação demonstra o potencial excepcional do HARPS para detectar planetas rochosos em órbitas curtas. Análises posteriores mostram que os desempenhos alcançados com o HARPS possibilitam a detecção de grandes planetas "telúricos" com apenas algumas vezes a massa da Terra. Essa capacidade é uma grande melhoria em comparação com pesquisas anteriores do planeta. A detecção de tais objetos rochosos reforça o interesse de futuras detecções de trânsito do espaço com missões como COROT, Eddington e KEPLER, que poderão medir seu raio.
Mais Informações
A pesquisa descrita neste press release foi submetida para publicação na principal revista astrofísica “Astronomy and Astrophysics”. Uma pré-impressão está disponível como um arquivo postscript em http://www.oal.ul.pt/~nuno/.
Notas
[1]: A equipe é composta por Nuno Santos (Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, Portugal), François Bouchy e Jean-Pierre Sivan (Laboratório de Astrofísica de Marselha, França), Michel Mayor, Francesco Pepe , Didier Queloz, St.Phane Udry e Christophe Lovis (Observatório da Universidade de Genebra, Suíça), Sylvie Vauclair, Michael Bazot (Toulouse, França), Gaspare Lo Curto e Dominique Naef (ESO), Xavier Delfosse (LAOG, Grenoble, França), Willy Benz e Christoph Mordasini (Physikalisches Institut der Universität Bern, Suíça) e Jean-Louis Bertaux (Serviço de Economia da Verrièré-Buisson, Paris, França) .
[2] Uma limitação fundamental do método da velocidade radial é o desconhecido da inclinação da órbita planetária que apenas permite a determinação de um limite inferior de massa para o planeta. No entanto, considerações estatísticas indicam que, na maioria dos casos, a massa verdadeira não será muito maior que esse valor. As unidades de massa para os exoplanetas usados neste texto são 1 massa de Júpiter = 22 massas de Urano = 318 massas da Terra; 1 massa de Urano = 14,5 massas terrestres.
[3] O HARPS foi projetado e construído por um consórcio internacional de institutos de pesquisa, liderado pelo Observatório de Genebra (Suíça) e incluindo o Observatório de Alta Provença (França), o Physikalisches Institut der Universit? Bern (Suíça), o Service d'Aeronomie (CNRS, França), bem como o ESO La Silla e o ESO Garching.
Fonte original: Comunicado de imprensa do ESO
