Cientistas descobrem exoplaneta em tempestade de maré perfeita

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Cientistas descobrem exoplaneta em “tempestade de maré
perfeita”
Ilustração artística de HD 104067 b, que é o exoplaneta mais externo do sistema HD 104067, e
responsável por potencialmente causar energia de maré maciça no candidato a exoplaneta mais
interno, TOI-6713.01. Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech.
As forças de maré podem fazer com que a superfície de um exoplaneta irradie calor?
É o que um estudo recente aceito no The Astronomical Journal espera abordar como uma equipe de
pesquisadores internacionais usou dados coletados de instrumentos terrestres para confirmar a existência
de um segundo exoplaneta residente dentro do sistema exoplanetário, HD 104067, juntamente com o uso da
missão Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA para identificar um candidato a exoplaneta
adicional também.
O que é único sobre este candidato a exoplaneta, que orbita mais interno em comparação com os outros
dois, é que as forças de maré exibidas a partir dos dois exoplanetas exteriores estão potencialmente
fazendo com que a superfície dos candidatos irradie com sua temperatura superficial chegando a 2,300
graus Celsius (4.200 graus Fahrenheit), que os pesquisadores se referem como uma “tempestade de maré
perfeita”.
Aqui, Universe Today discute esta pesquisa fantástica com o Dr. Stephen Kane, que é professor de
Astrofísica Planetária na UC Riverside e principal autor do estudo, sobre a motivação por trás do estudo,
resultados significativos, a importância dos aspectos da “tempestade de maré”, a pesquisa de
acompanhamento e as implicações para este sistema no estudo de outros sistemas exoplanetários. Qual foi
a motivação por trás deste estudo?
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“A estrela (HD 104067) era uma estrela conhecida por abrigar um planeta gigante em uma órbita de 55 dias,
e eu tenho uma longa história de obsessão por sistemas conhecidos. Kane diz ao Universo hoje.
“Quando o TESS detectou um possível planeta em trânsito do tamanho da Terra em uma órbita de 2,2 dias
(TOI-6713.01), decidi examinar o sistema ainda mais.
Reunimos todos os dados de RV e descobrimos que há outro planeta em uma órbita de 13 dias. Então,
começou com os dados do TESS, então o sistema continuou ficando mais interessante quanto mais
estudamos.”
- Dr. Dr. (em português). A história de Kane de pesquisa exoplanetária abrange uma miríade de arquiteturas
do sistema solar, especificamente aquelas que contêm exoplanetas altamente excêntricos, mas também
inclui trabalhos de acompanhamento depois que os exoplanetas são confirmados dentro de um sistema.
Mais recentemente, ele foi o segundo autor de um estudo discutindo uma arquitetura de sistema revisada no
sistema HD 134606, além de descobrir duas novas Super-Terras dentro desse sistema, também.
Para este estudo mais recente, Dr. Kane e seus colegas usaram dados dos instrumentos terrestres High
Accuracy Radial velocity Planet Searcher (HARPS) e do Espectrômetro de Echelle de Alta Resolução
(HIRES) e da missão TESS acima mencionada para verificar as características e parâmetros da estrela-
mãe, HD 105067, e os exoplanetas correspondentes orbitando-a.
Mas, além de descobrir exoplanetas adicionais dentro do sistema, como Dr. Kane menciona, quais são os
resultados mais significativos deste estudo?
- Dr. Dr. (em português). Kane disse ao Universe Today: “O resultado mais surpreendente do nosso trabalho
foi que a dinâmica do sistema faz com que o período de 2,2 dias experimente enormes efeitos de maré,
semelhantes aos experimentados pela Io.
Neste caso, porém, o TOI-6713.01 experimenta 10 milhões de vezes mais energia das marés do que Io,
resultando em uma temperatura de superfície de 2600K [2.300 graus Celsius (400 graus Fahrenheit). Isso
significa que o planeta literalmente brilha em comprimentos de onda ópticos.
A lua de Júpiter, Io, é o corpo planetário mais vulcanicamente ativo do sistema solar, que é produzido a partir
do aquecimento das marés causado pela gravidade maciça de Júpiter em toda a órbita ligeiramente
excêntrica (longa) de Io, com duração de 1,77 dias.
Isso significa que Io se aproxima de Júpiter durante certos pontos e mais longe de Júpiter em outros pontos,
fazendo com que Io se comprima e se expanda, respectivamente.
Ao longo de milhões de anos, esse atrito constante dentro do interior de Io levou ao aquecimento de seu
núcleo, resultando em centenas de vulcões que compõem a superfície de Io e sem crateras de impacto
visíveis também.
Como o Dr. Kane menciona, este novo candidato a exoplaneta “experimenta 10 milhões de vezes mais
energia das marés do que Io”, o que poderia levantar questões adicionais sobre sua própria atividade
vulcânica ou outros processos geológicos.
Portanto, qual é o significado dos aspectos da “tempestade de maré” do TOI-6713.01?
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- Dr. Dr. (em português). Kane disse ao Universe Today: “A razão pela qual o TOI-6713.01 experimenta
forças de maré tão fortes é por causa da excentricidade dos dois planetas gigantes externos, forçando o
TOI-6713.01 a uma órbita excêntrica também. Assim, eu me referi ao planeta como sendo pego em uma
tempestade de maré perfeita.
O sistema HD 104067, com seus dois exoplanetas gigantes externos, forçando o TOI-6713.01 mais interno a
uma “tempestade de maré perfeita” é ligeiramente reminiscente das três primeiras luas galileanas de Júpiter,
Io, Europa e Ganimedes, em relação aos seus efeitos gravitacionais em todas as suas órbitas. Existem
algumas diferenças, no entanto, uma vez que a gravidade maciça de Júpiter é a força primária que
impulsiona a atividade vulcânica de Io, e todas as três luas estão no que é conhecido como ressonância
orbital, o que significa que as órbitas são racionadas entre si. Por exemplo, para cada quatro órbitas de Io,
existem duas órbitas de Europa e uma órbita de Ganimedes, fazendo sua ressonância orbital 4:2:1, o que
resulta em cada lua causando influências gravitacionais regulares uma sobre a outra. Portanto, com o
aspecto da tempestade de maré no TOI-6713.01 sendo causado pelas excentricidades dos dois gigantes
externos, como isso se compara à relação entre Io, Europa e Ganimedes?
- Dr. Dr. (em português). Kane disse ao Universe Today: “A ressonância Laplace das luas da Galileia cria
uma configuração particularmente poderosa, em que os alinhamentos regulares das três luas internas
forçam Io a uma órbita excêntrica.
O sistema HD 104067 não está em ressonância, mas ainda é capaz de produzir uma configuração de
energia em virtude dos planetas b e c sendo tão massivo e, portanto, é mais um efeito de “força bruta” de
forçar o planeta interior em trânsito em uma órbita excêntrica.
Como observado, o TOI-6713.01 foi descoberto usando o método de velocidade radial, também conhecido
como espectroscopia Doppler, o que significa que os astrônomos mediram as minúsculas mudanças no
movimento da estrela-mãe, pois é ligeiramente puxado pelo planeta durante a órbita deste último.
Essas pequenas mudanças fazem com que a estrela-mãe oscilasse à medida que os dois corpos se puxam,
e os astrônomos usam um espectrógrafo para detectar mudanças nessas oscilações à medida que a estrela
se move “mais perto” e “mais longe” de nós para encontrar exoplanetas.
Este método provou ser muito eficaz na descoberta de exoplanetas, pois representa quase 20% do total de
exoplanetas confirmados até o momento, e o primeiro exoplaneta orbitando uma estrela como a nossa foi
descoberto usando este método também. No entanto, apesar da eficácia da velocidade radial, o estudo
observa como o TOI-6713.01 “ainda não foi confirmado”, então quais observações adicionais são
necessárias para confirmar sua existência?
Dr. Kanes tells Universe Today, “Because the planet is so small, it’s difficult to detect it from the radial velocity
data. However, the transits look clean, and we have ruled out stellar contamination. Additional transits will
help, but we’re quite confident in the existence of the planet at this point.”
This study comes as the total number of exoplanetary systems is almost 4,200 with the number of confirmed
exoplanetsexceeding 5,600 and more than 10,100 exoplanet candidates waiting to hopefully be confirmed,
as well.
These system architectures have been found to vary widely from our own solar system, which is comprised
of the terrestrial (rocky) planets closer to the Sun and the gas giants orbiting much farther out.
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Examples include hot Jupiters that orbit dangerously close to their parent star, some in only a few days, and
other systems boasting seven Earth-sized exoplanets, some of which orbit within the habitable zone.
Therefore, what can this unique solar system architecture teach us about exoplanetary systems, overall, and
what other exoplanetary systems mirror it?
Dr. Kane tells Universe Today, “This system is a great example of extreme environments that planets can find
themselves in. There have been several cases of terrestrial planets that are close to their star and heated by
the energy from the star, but very few cases where the tidal energy is melting the planet from within.”
The potential discovery of an exoplanet orbiting in a “perfect tidal storm” further demonstrates the myriad of
characteristics that exoplanets and exoplanetary systems exhibit while contrasting with both our own solar
system and what astronomers have learned about them until now.
If confirmed, TOI-6713.01 will continue to mold our understanding regarding the formation and evolution of
exoplanets and exoplanetary systems throughout not only our Milky Way Galaxy, but throughout the cosmos,
as well.
“The universe is an amazing place!” Dr. Kane tells Universe Today. “The fun thing about this particular project
is that it all started with ‘Hmm … this might be interesting’ then turned into something far more fascinating
than I could have imagined! Just goes to show, never miss the chance to follow your curiosity.”
How will this tidal storm exoplanet teach us about other exoplanets and exoplanetary systems in the coming
years and decades? Only time will tell, and this is why we science!
As always, keep doing science & keep looking up!
Written by Laurence Tognetti/Universe Today.
https://www.universetoday.com/166713/radiating-exoplanet-discovered-in-perfect-tidal-storm/amp/