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Um ano neste planeta gigante e quente tem apenas 16 horas de duração

NASA, ESA e G. Bacon

A busca por planetas além do nosso sistema solar revelou mais de 4.000 mundos distantes, orbitando estrelas a milhares de anos-luz da Terra. Esses planetas extra-solares são um verdadeiro zoológico, relata notícias do MIT , de super-Terras rochosas e Netunos em miniatura a gigantes gasosos colossais.

Entre os planetas mais confusos descobertos até o momento estão os Júpiteres quentes – enormes bolas de gás que são do tamanho de nosso próprio planeta joviano, mas que giram em torno de suas estrelas em menos de 10 dias, em contraste com a órbita de 12 anos de Júpiter. Os cientistas descobriram cerca de 400 Júpiteres quentes até o momento. Mas exatamente como esses pesados ​​redemoinhos surgiram continua sendo um dos maiores mistérios não resolvidos da ciência planetária.

Agora, os astrônomos descobriram um dos Júpiteres ultraquentes mais extremos – um gigante gasoso que tem cerca de cinco vezes a massa de Júpiter e gira em torno de sua estrela em apenas 16 horas. A órbita do planeta é a mais curta de qualquer gigante gasoso conhecido até hoje.

Devido à sua órbita extremamente estreita e proximidade de sua estrela, estima-se que o lado diurno do planeta esteja em torno de 3.500 Kelvin, ou cerca de 6.000 graus Fahrenheit – tão quente quanto uma pequena estrela. Isso torna o planeta, designado TOI-2109b, o segundo mais quente detectado até agora.

A julgar por suas propriedades, os astrônomos acreditam que o TOI-2109b está em processo de decaimento orbital, ou espiralando em sua estrela, como água de banho circulando o ralo. Prevê-se que sua órbita extremamente curta faça com que o planeta espirale em direção à sua estrela mais rápido do que outros Júpiteres quentes.

A descoberta, que foi feita inicialmente pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, uma missão liderada pelo MIT, apresenta uma oportunidade única para os astrônomos estudarem como os planetas se comportam quando são atraídos e engolidos por sua estrela.

Em um ou dois anos, se tivermos sorte, poderemos detectar como o planeta se aproxima de sua estrela, diz Ian Wong, principal autor da descoberta, que foi pós-doutorando no MIT durante o estudo e desde então se mudou para Centro de Vôo Espacial Goddard da NASA. Em nossa vida não veremos o planeta cair em sua estrela. Mas dê mais 10 milhões de anos, e este planeta pode não estar lá.

A descoberta é relatado hoje no Jornal astronômico e é o resultado do trabalho de uma grande colaboração que incluiu membros da equipe científica do TESS do MIT e pesquisadores de todo o mundo.

Faixa de trânsito

Em 13 de maio de 2020, o satélite TESS da NASA começou a observar TOI-2109, uma estrela localizada na porção sul da constelação de Hércules, a cerca de 855 anos-luz da Terra. A estrela foi identificada pela missão como o 2.109º Objeto de Interesse do TESS, pela possibilidade de hospedar um planeta em órbita.

Durante quase um mês, a espaçonave coletou medições da luz da estrela, que a equipe científica do TESS analisou os trânsitos – quedas periódicas na luz das estrelas que podem indicar um planeta passando na frente e bloqueando brevemente uma pequena fração da luz da estrela. Os dados do TESS confirmaram que a estrela realmente hospeda um objeto que transita a cada 16 horas.

A equipe notificou a comunidade de astronomia mais ampla e, pouco depois, vários telescópios terrestres acompanharam ao longo do próximo ano para observar a estrela mais de perto em várias faixas de frequência. Essas observações, combinadas com a detecção inicial do TESS, confirmaram o objeto em trânsito como um planeta em órbita, que foi designado TOI-2109b.

Tudo era consistente com o fato de ser um planeta, e percebemos que tínhamos algo muito interessante e relativamente raro, diz o coautor do estudo Avi Shporer, cientista pesquisador do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do MIT.

Dia e noite

Ao analisar medições em vários comprimentos de onda ópticos e infravermelhos, a equipe determinou que o TOI-2109b é cerca de cinco vezes mais massivo que Júpiter, cerca de 35% maior e extremamente próximo de sua estrela, a uma distância de cerca de 1,5 milhão de milhas. Mercúrio, em comparação, está a cerca de 36 milhões de milhas do Sol.

A estrela do planeta é aproximadamente 50% maior em tamanho e massa em comparação com o nosso Sol. A partir das propriedades observadas do sistema, os pesquisadores estimaram que o TOI-2109b está entrando em espiral em sua estrela a uma taxa de 10 a 750 milissegundos por ano - mais rápido do que qualquer Júpiter quente já observado.

Dadas as dimensões do planeta e a proximidade de sua estrela, os pesquisadores determinaram que o TOI-2109b é um Júpiter ultraquente, com a órbita mais curta de qualquer gigante gasoso conhecido. Como a maioria dos Júpiteres quentes, o planeta parece estar travado por maré, com um lado perpétuo de dia e noite, semelhante à Lua em relação à Terra. A partir das observações do TESS de um mês, a equipe conseguiu testemunhar o brilho variável do planeta à medida que gira em torno de seu eixo. Ao observar o planeta passar por trás de sua estrela (conhecido como eclipse secundário) em comprimentos de onda ópticos e infravermelhos, os pesquisadores estimaram que o lado diurno atinge temperaturas de mais de 3.500 Kelvin.

Enquanto isso, o brilho do lado noturno do planeta está abaixo da sensibilidade dos dados do TESS, o que levanta questões sobre o que realmente está acontecendo lá, diz Shporer. A temperatura lá é muito fria, ou o planeta de alguma forma pega o calor do lado do dia e o transfere para o lado da noite? Estamos começando a tentar responder a essa pergunta para esses Júpiteres ultraquentes.

Os pesquisadores esperam observar o TOI-2109b com ferramentas mais poderosas em um futuro próximo, incluindo o Telescópio Espacial Hubble e o Telescópio Espacial James Webb, que será lançado em breve. Observações mais detalhadas podem iluminar as condições que os Júpiteres quentes sofrem quando caem em sua estrela.

Júpiteres ultraquentes, como o TOI-2109b, constituem a subclasse mais extrema do exoplaneta, diz Wong. Nós apenas começamos a entender alguns dos processos físicos e químicos únicos que ocorrem em suas atmosferas – processos que não têm análogos em nosso próprio sistema solar.

Observações futuras do TOI-2109b também podem revelar pistas de como esses sistemas vertiginosos surgem em primeiro lugar. Desde o início da ciência exoplanetária, os Júpiteres quentes têm sido vistos como excêntricos, diz Shporer. Como um planeta tão massivo e grande como Júpiter atinge uma órbita de apenas alguns dias? Não temos nada assim em nosso sistema solar, e vemos isso como uma oportunidade de estudá-los e ajudar a explicar sua existência.

Esta pesquisa foi apoiada, em parte, pela NASA.

Republicado com permissão de notícias do MIT . Leia o artigo original .

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