"Foi uma daquelas descobertas por acaso", diz o investigador Boris Gänsicke, da Universidade de Warwick (Reino Unido), que liderou o estudo publicado hoje na Nature. A equipa tinha estudado cerca de 7000 anãs brancas observadas pelo Sloan Digital Sky Survey e descobriu que uma era diferente das outras. Analisando variações subtis na luz da estrela, encontraram vestígios de elementos químicos em quantidades que os cientistas nunca tinham observado numa anã branca. "Sabíamos que tinha de haver algo de excecional neste sistema e especulámos que poderia estar relacionado com algum tipo de remanescente planetário", afirmaram.
Para saber mais sobre as propriedades desta estrela invulgar, denominada WDJ0914+1914, a equipa analisou-a com o instrumento X-shooter do Very Large Telescope (VLT) do ESO, no deserto de Atacama, no Chile. Estas observações de acompanhamento confirmaram a presença de hidrogénio, oxigénio e enxofre associados à anã branca. Ao estudar os detalhes finos dos espectros obtidos pelo X-shooter do ESO, a equipa descobriu que estes elementos se encontravam num disco de gás que girava em direção à anã branca e não provinham da própria estrela.
"Foram necessárias várias semanas de trabalho para chegar à conclusão de que a única forma de fazer um disco destes é a evaporação de um planeta gigante", disse Matthias Schreiber da Universidade de Valparaíso no Chile, que calculou a evolução passada e futura deste sistema. As quantidades detectadas de hidrogénio, oxigénio e enxofre são semelhantes às encontradas nas camadas atmosféricas profundas de planetas gigantes gelados como Neptuno e Úrano. Se um planeta deste tipo estivesse a orbitar perto de uma anã branca quente, a radiação ultravioleta extrema da estrela iria despojá-lo das suas camadas exteriores e algum deste gás despojado iria rodopiar num disco, acrecentando-se na anã branca. É isto que os cientistas pensam estar a ver em torno de WDJ0914+1914: o primeiro planeta em evaporação a orbitar uma anã branca.
Combinando dados de observação com modelos teóricos, a equipa de astrónomos do Reino Unido, Chile e Alemanha conseguiu definir uma imagem mais clara deste sistema único. A anã branca é pequena e extremamente quente: 28 000 graus Celsius (cinco vezes a temperatura do Sol). Em contrapartida, o planeta é gelado e grande, pelo menos duas vezes maior do que a estrela. Uma vez que orbita a anã branca quente a curta distância, fazendo a sua órbita completa em apenas 10 dias, os fotões de alta energia da estrela estão gradualmente a remover a sua atmosfera. A maior parte do gás escapa, mas algum fica preso num disco que gira em torno da estrela a uma velocidade de 3 000 toneladas por segundo. É este disco que torna visível o planeta tipo Neptuno, que de outra forma estaria escondido.
"Esta é a primeira vez que podemos medir as quantidades de gases como o oxigénio e o enxofre no disco, o que fornece pistas sobre a composição das atmosferas dos exoplanetas", diz Odette Toloza da Universidade de Warwick, que desenvolveu um modelo para o disco de gás que rodeia a anã branca.
"A descoberta também abre uma nova janela para aprender mais sobre o destino final dos sistemas planetários", acrescenta Gänsicke.
Estrelas como o nosso Sol queimam hidrogénio nos seus núcleos durante a maior parte das suas vidas. Quando ficam sem este combustível, incham, tornando-se estrelas gigantes vermelhas, centenas de vezes maiores e engolindo planetas próximos. No caso do Sistema Solar, isto inclui Mercúrio, Vénus e mesmo a Terra, que será consumida pelo Sol gigante vermelho em cerca de 5 mil milhões de anos. Eventualmente, as estrelas semelhantes ao Sol perdem as suas camadas exteriores, deixando para trás apenas um núcleo moribundo, uma anã branca. Estes restos estelares ainda podem albergar planetas e acredita-se que existam muitos sistemas estelares deste tipo na nossa galáxia. No entanto, até agora, os cientistas nunca tinham encontrado provas de um planeta gigante sobrevivente em torno de uma anã branca. A deteção de um exoplaneta em órbita da WDJ0914+1914, localizada a cerca de 1500 anos-luz de distância na constelação de Caranguejo, pode ser o primeiro de muitos a orbitar tais estrelas.
De acordo com a equipa de investigação, o exoplaneta descoberto com a ajuda do instrumento X-shooter do ESO orbita a anã branca a uma distância de apenas 10 milhões de quilómetros, ou seja, 15 vezes o raio solar, o que indica que no passado deve ter estado submerso nas profundezas da estrela gigante vermelha. A posição invulgar do planeta implica que, a dada altura, depois de a estrela hospedeira se ter tornado uma anã branca, o planeta se aproximou dela. Os astrónomos acreditam que esta nova órbita pode ser o resultado de interações gravitacionais com outros planetas do sistema, o que significa que mais do que um planeta pode ter sobrevivido à violenta transição da sua estrela hospedeira.
"Até há pouco tempo, muito poucos astrónomos pararam para pensar no destino dos planetas que orbitam estrelas moribundas. Esta descoberta de um planeta a orbitar um núcleo estelar acabado demonstra firmemente que o Universo está a desafiar as nossas mentes uma e outra vez, levando-nos a ir além das nossas ideias estabelecidas", conclui Gänsicke.
Informações adicionais
Este trabalho de investigação foi apresentado num artigo científico publicado na revista Nature. A equipa é constituída por: Boris Gänsicke (Department of Physics & Centre for the Study of Exoplanets and Habitability, University of Warwick, UK); Matthias Schreiber (Institute of Physics and Astronomy, Millennium Nucleus for the Study of Planetary Formation, University of Valparaíso, Chile); Odette Toloza (Departamento de Física, Universidade de Warwick, Reino Unido); Nicola Gentile Fusillo (Departamento de Física, Universidade de Warwick, Reino Unido); Detlev Koester (Instituto de Física Teórica e Astrofísica, Universidade de Kiel, Alemanha); e Christopher Manser (Departamento de Física, Universidade de Warwick, Reino Unido).
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Fonte: Observatório Europeu do Sul
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Ligações
Artigo científico: https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1919/eso1919a.pdf
Fotografias do VLT: https://www.eso.org/public/images/archive/category/paranal/