Um surpreendente planeta com três sóis

Impressão artística do planeta no sistema HD 131399.
Crédito: ESO / L. Calçada

Uma equipa de astrónomos usou o instrumento SPHERE montado no Very Large Telescope do ESO para obter imagens do primeiro planeta alguma vez encontrado numa órbita extensa num sistema triplo de estrelas.

Esperava-se que a órbita de um tal planeta fosse instável, resultando muito provavelmente num planeta que seria rapidamente ejectado para fora do sistema.
No entanto, este planeta tem sobrevivido.

Esta observação inesperada sugere que tais sistemas possam ser efectivamente mais comuns do que o que se pensava anteriormente.

Estes resultados foram publicados online a 7 de julho de 2016 na revista Science.

Observações SPHERE do planeta HD 131399Ab.
Crédito: ESO / K. Wagner et al.

Tatooine, o planeta natal de Luke Skywalker da saga da Guerra das Estrelas, era um mundo estranho com dois sóis no céu. No entanto, os astrónomos acabam de descobrir um planeta num sistema ainda mais exótico, onde um observador desfrutaria ou de um dia constante, isto é, sem noite, ou de triplos nasceres e pores de sol todos os dias, dependendo das estações, estações estas que neste planeta duram mais que uma vida humana.

Este mundo foi descoberto por uma equipa de astrónomos liderada pela Universidade do Arizona, nos EUA, através de imagens diretas obtidas pelo Very Large Telescope do ESO (VLT), no Chile. O planeta, chamado HD 131399Ab , não é como nenhum outro mundo conhecido — a sua órbita em torno da estrela mais brilhante das três é a maior conhecida num sistema estelar múltiplo. Tais órbitas são frequentemente instáveis, devido à atração gravitacional, complexa e variável, das outras duas estrelas do sistema, e por isso pensava-se que seria muito improvável existirem planetas em órbitas estáveis nestas condições.

As três componentes da estrela tripla são HD 131399A, HD 131399B e HD 131399C, respectivamente, por ordem decrescente de luminosidade. O planeta orbita a estrela mais brilhante e por isso chama-se HD 131399Ab.

Situado a cerca de 320 anos-luz de distância da Terra na constelação do Centauro, o HD 131399Ab tem cerca de 16 milhões de anos de idade, o que o torna igualmente num dos exoplanetas mais jovens descobertos até à data, e um dos muito poucos a serem diretamente fotografados. Com uma temperatura de 580 graus Celsius e uma massa estimada de cerca de quatro vezes a massa de Júpiter, este exoplaneta é também um dos mais frios e menos massivos a ter sido diretamente fotografado.

“O HD 131399Ab é um dos poucos exoplanetas que foram diretamente fotografados, tratando-se do primeiro a ser encontrado numa configuração dinâmica tão interessante,” disse Daniel Apai, da Universidade do Arizona, EUA, e um dos co-autores do novo artigo científico que descreve estes resultados.

“Durante cerca de metade da órbita do planeta — que no total tem uma duração de 550 anos terrestres — as três estrelas estão visíveis no céu; as duas mais ténues encontram-se sempre muito juntas, variando a sua separação aparente relativamente à estrela mais brilhante ao longo do ano,” acrescenta Kevin Wagner, o primeiro autor do artigo e descobridor do HD 131399Ab.

Durante a maior parte do ano do planeta, as estrelas apareceriam próximas no céu, dando-lhe um familiar lado diurno e lado noturno, com um único nascer e pôr de sol triplo diário. À medida que o planeta se desloca na sua órbita, as estrelas vão-se afastando de dia para dia, até chegarem ao ponto em que o pôr de uma coincide com o nascer de outra — altura em que o planeta terá um dia praticamente constante, com ausência de noite, o que aconteceria durante cerca de um quarto da sua órbita, ou seja, cerca de 140 anos terrestres.

Kevin Wagner, estudante de doutoramento da Universidade do Arizona, identificou o planeta no meio de centenas de candidatos e liderou as observações de seguimento para verificar a sua natureza.

O planeta marca também a primeira descoberta de um exoplaneta com o auxílio do instrumento SPHERE montado no VLT. O SPHERE é sensível à radiação infravermelha, o que lhe permite detectar assinaturas térmicas de planetas jovens. Ao mesmo tempo possui sofisticadas características que corrigem distúrbios atmosféricos e bloqueiam a luz das estrelas hospedeiras que, de outro modo, seria ofuscante.

As órbitas do planeta e das estrelas no sistema HD 131399.
Este esquema mostra a órbita do planeta no sistema HD 131399 (a vermelho) e as órbitas das estrelas (a azul). O planeta orbita a estrela mais brilhante do sistema, HD 131399A.

Apesar de serem necessárias observações de repetição e de longo termo para determinar de forma precisa a trajectória do planeta no seio das suas estrelas hospedeiras, observações e simulações parecem sugerir o seguinte cenário: estima-se que a estrela mais brilhante seja 80 % mais massiva que o nosso Sol (chamada HD 131399A) e que esteja a ser orbitada pelas duas estrelas menos massivas, B e C, a cerca de 300 UA (sendo que 1 UA corresponde à distância entre a Terra e o Sol). Ao mesmo tempo, as estrelas B e C rodopiam em torno uma da outra, como se fossem um haltere, separadas por uma distância de aproximadamente a distância que separa o Sol de Saturno (10 UA).

Neste cenário, o planeta HD 131399Ab desloca-se em torno da estrela A numa órbita com um raio de cerca de 80 UA, o que corresponde a cerca de duas vezes a órbita de Plutão no Sistema Solar, trazendo o planeta até cerca de um terço da separação entre a estrela A e o par B/C. Os autores apontam para a possibilidade de uma variedade de cenários orbitais, sendo que o veredicto para a estabilidade a longo prazo do sistema terá que esperar pelas observações de seguimento planeadas que irão limitar melhor a órbita do planeta.

“Se o planeta estivesse mais afastado da estrela mais massiva, seria certamente lançado para fora do sistema, “explica Apai. “As nossas simulações de computador mostraram que este tipo de órbita pode ser estável, mas se variarmos os parâmetros apenas um bocadinho, o sistema torna-se instável muito rapidamente.”

Planetas em sistemas de estrelas múltiplas têm um interesse especial para os astrónomos e cientistas planetários porque mostram como funciona a formação planetária em cenários muito extremos. Apesar dos sistemas de estrelas múltiplas nos parecerem exóticos, uma vez que a nossa órbita se faz em torno de uma estrela solitária, o certo é que os sistemas de estrelas múltiplas são tão comuns como as estrelas individuais.

“Não é claro como é que este planeta acabou por ficar retido numa órbita tão extensa neste sistema extremo e não podemos ainda dizer o que é que este facto poderá significar para a compreensão dos tipos de sistemas planetários, no entanto mostra que existe mais variedade do que julgávamos possível,” conclui Kevin Wagner. “O que sabemos é que planetas em sistemas de estrelas múltiplas têm sido muito pouco estudados, mas são potencialmente tão numerosos como planetas em sistemas de estrelas únicas.”

Este é um artigo do ESO, que pode ser lido aqui.