TESS descobre novos mundos numa corrente de estrelas jovens

TESS descobre novos mundos numa corrente de estrelas jovens

Usando observações obtidas pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, uma equipa internacional de astrónomos descobriu três mundos quentes maiores que a Terra a orbitar a estrela TOI 451, uma versão mais jovem do Sol. O sistema reside na recentemente descoberta corrente estelar Pisces-Eridanus, um conjunto de estrelas com menos de 3% da idade do Sistema Solar que se estende ao longo de um terço do céu.

Os planetas foram descobertos em imagens obtidas pelo TESS entre outubro e dezembro de 2018. Foram realizados estudos de acompanhamento deste sistema, em 2019 e 2020, com o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, entretanto desativado, bem como com telescópios terrestres. Os dados de arquivo no infravermelho obtidos pelo satélite NEOWISE (Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer) da NASA – e recolhidos entre 2009 e 2011, quando o satélite ainda era apenas o WISE – sugerem que o sistema retém um disco frio de poeira e detritos rochosos. Outras observações mostram que TOI 451 tem provavelmente duas companheiras estelares distantes orbitando-se mutuamente muito para além dos planetas.

“Este sistema verifica muitas características que interessam aos astrónomos”, disse Elisabeth Newton, professora assistente de física e astronomia no Dartmouth College em Hanover, New Hampshire, que liderou a investigação. “Tem só 120 milhões de anos e fica a apenas 400 anos-luz de distância, o que permite observações detalhadas. E tem três planetas com tamanhos entre duas e quatro vezes o da Terra, que são alvos especialmente promissores para testar teorias sobre a evolução das atmosferas planetárias.”

As correntes estelares formam-se quando a gravidade da nossa galáxia, a Via Láctea, separa enxames de estrelas ou galáxias anãs. As estrelas individuais movem-se ao longo da órbita original do enxame, formando um grupo alongado que se dispersa gradualmente.

Em 2019, uma equipa liderada por Stefan Meingast, da Universidade de Viena, usou dados da missão Gaia da ESA para descobrir a corrente Pisces-Eridanus, que recebeu o nome das constelações que contêm as maiores concentrações de estrelas. Estendendo-se através de 14 constelações, a corrente tem cerca de 1300 anos-luz de comprimento, mas a idade inicialmente determinada foi, no entanto, muito superior à que agora se considera.

Ainda em 2019, um grupo de investigadores liderados por Jason Curtis, da Columbia University, em Nova Iorque, analisou os dados obtidos pelo TESS para dezenas de estrelas da corrente. As mais jovens giram mais depressa que as suas parceiras mais velhas e tendem a ter manchas estelares proeminentes – regiões mais escuras e frias, como as manchas solares. À medida que essas manchas giram, entrando ou saindo do nosso campo de visão, podem produzir pequenas variações no brilho da respetiva estrela, variações essas que o TESS pode medir.

As medições realizadas pelo TESS revelaram sinais indiscutíveis de manchas estelares e de rotação rápida entre as estrelas da corrente. Com base neste resultado, a equipa de Curtis descobriu que a corrente tinha apenas 120 milhões de anos – à semelhança do famoso aglomerado das Plêiades e oito vezes mais jovem do que indicavam as anteriores estimativas. A massa, a juventude e a proximidade da corrente Pisces-Eridanus fazem dela um laboratório fundamental para o estudo da formação e evolução de estrelas e planetas.

“Graças à cobertura de quase todo o céu conseguida pelo TESS, as medições que seriam necessárias para procurar planetas a orbitar membros desta corrente já estavam disponíveis quando a corrente foi identificada”, disse a coautora do artigo Jessie Christiansen, do Arquivo de Exoplanetas da NASA (uma instalação que investiga mundos para lá do Sistema Solar e que é gerida pelo Caltech, em Pasadena, Califórnia). “Os dados do TESS continuarão a permitir-nos alargar os limites do conhecimento sobre exoplanetas e os seus sistemas nos próximos anos.”

A jovem estrela TOI 451, mais conhecida pelos astrónomos como CD-38 1467, fica a cerca de 400 anos-luz de distância, na constelação de Eridanus. Tem 95% da massa do Sol, mas é 12% mais pequena, ligeiramente mais fria e emite 35% menos energia. TOI 451 completa uma rotação sobre si própria a cada 5,1 dias (mais de cinco vezes mais rápida que a rotação do Sol).

O TESS identifica novos mundos procurando trânsitos, as leves e regulares diminuições no brilho de uma estrela que ocorrem quando um planeta passa à sua frente, na perspetiva do observador. Nos dados do TESS são evidentes os trânsitos dos três planetas. A equipa de Elisabeth Newton obteve medições do Spitzer que deram apoio às descobertas do TESS e ajudaram a descartar possíveis explicações alternativas. Foram realizadas observações adicionais de acompanhamento pelo Observatório Las Cumbres – uma rede global de telescópios com sede em Goleta, Califórnia – e pelo Perth Exoplanet Survey Telescope, na Austrália.

O planeta mais distante do sistema tem uma orbita três vezes mais próxima da estrela do que a de Mercúrio em torno do Sol, o que indica que todos estes mundos deverão ser demasiado quentes e inóspitos para a vida tal como a conhecemos. As estimativas de temperatura variam entre os 1200 graus Celsius para o planeta mais interior e os 450 Celsius para o mais exterior.

O planeta mais interior, TOI 451 b, orbita a estrela a cada 1,9 dias, tem cerca de 1,9 vezes o tamanho da Terra e a sua massa estimada situa-se entre 2 e 12 vezes a da Terra. O planeta seguinte, TOI 451 c, completa uma órbita a cada 9,2 dias, é cerca de três vezes maior que a Terra e possui entre 3 e 16 vezes a massa da Terra. O maior e mais distante dos três planetas, TOI 451 d, orbita a estrela a cada 16 dias, tem quatro vezes o tamanho da Terra e tem entre 4 e 19 massas terrestres.

Os astrónomos calculam que planetas tão grandes como estes retenham grande parte da sua atmosfera, apesar do intenso calor provocado pela estrela próxima. As diferentes teorias sobre a evolução das atmosferas no momento em que um sistema planetário atinge a idade de TOI 451 preveem uma ampla gama de propriedades. A observação da luz estelar que passa pela atmosfera destes planetas oferece uma oportunidade para estudar esta fase do desenvolvimento e pode ajudar a restringir os atuais modelos.

“Medindo a luz estelar que penetra na atmosfera de um planeta em diferentes comprimentos de onda, podemos inferir a sua composição química e a presença de nuvens ou neblinas de grande altitude”, disse Elisa Quintana, astrofísica do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. “Os planetas do sistema TOI 451 são excelentes alvos para estudos deste tipo a realizar com o Hubble e com o futuro Telescópio Espacial James Webb.”

As observações do WISE mostram que o sistema é invulgarmente brilhante em luz infravermelha, que é invisível ao olho humano, em comprimentos de onda de 12 e 24 micrómetros. Isto sugere a presença de um disco de detritos, onde corpos rochosos semelhantes a asteroides colidem e se transformam em poeira. Embora Newton e a sua equipa não tenham conseguido determinar a extensão do disco, conseguem imaginá-lo como um anel difuso de rocha e poeira centrado tão longe da estrela como Júpiter está do Sol.

Foi também investigada uma estrela vizinha fraca que surge, em imagens do TESS, a dois pixels de distância de TOI 451. Com base nos dados do Gaia, a equipa de Newton determinou tratar-se de uma companheira gravitacional localizada a uma distância tão grande que a sua luz leva 27 dias a chegar a TOI 451. De facto, os investigadores pensam que esta estrela pode ser um sistema binário de duas anãs de tipo M, cada uma com aproximadamente 45% da massa do Sol e emitindo apenas 2% da sua energia.

O artigo que descreve estas descobertas foi publicado a 14 de janeiro na revista The Astronomical Journal.

Fonte da notícia: NASA

Tradução: Teresa Direitinho

NASA’s TESS Discovers New Worlds in a River of Young Stars

Using observations from NASA’s Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), an international team of astronomers has discovered a trio of hot worlds larger than Earth orbiting a much younger version of our Sun called TOI 451. The system resides in the recently discovered Pisces-Eridanus stream, a collection of stars less than 3% the age of our solar system that stretches across one-third of the sky.

The planets were discovered in TESS images taken between October and December 2018. Follow-up studies of TOI 451 and its planets included observations made in 2019 and 2020 using NASA’s Spitzer Space Telescope, which has since been retired, as well as many ground-based facilities. Archival infrared data from NASA’s Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) satellite – collected between 2009 and 2011 under its previous moniker, WISE – suggests the system retains a cool disk of dust and rocky debris. Other observations show that TOI 451 likely has two distant stellar companions circling each other far beyond the planets. . […] Read the original article at NASA website.