A descoberta de um planeta que é demasiado massivo para o seu Sol está a pôr em causa o que se entendia anteriormente sobre a formação dos planetas e dos seus sistemas solares, de acordo com investigadores da Penn State.

Num artigo publicado na revista Science , os investigadores relatam a descoberta de um planeta com mais de 13 vezes a massa da Terra, orbitando a estrela "ultracool" LHS 3154, que por sua vez é nove vezes menos massiva que o Sol. A proporção de massa do planeta recém-descoberto com sua estrela hospedeira é mais de 100 vezes maior que a da Terra e do Sol.

A descoberta revela o planeta mais massivo conhecido numa órbita próxima em torno de uma estrela anã ultrafria, a estrela menos massiva e mais fria do Universo. A descoberta vai contra o que as teorias atuais previam para a formação de planetas em torno de estrelas pequenas e marca a primeira vez que um planeta com uma massa tão elevada foi avistado em órbita de uma estrela de massa tão baixa .

"Esta descoberta realmente mostra o quão pouco sabemos sobre o universo", disse Suvrath Mahadevan, professor Verne M. Willaman de Astronomia e Astrofísica na Penn State e coautor do artigo. "Não esperaríamos que existisse um planeta tão pesado em torno de uma estrela de massa tão baixa."

Ele explicou que as estrelas são formadas a partir de grandes nuvens de gás e poeira. Após a formação da estrela, o gás e a poeira permanecem como discos de material orbitando a estrela recém-nascida, que podem eventualmente evoluir para planetas .

“Não se espera que o disco de formação planetária em torno da estrela de baixa massa LHS 3154 tenha massa sólida suficiente para formar este planeta”, disse Mahadevan. "Mas está por aí, por isso agora precisamos de reexaminar a nossa compreensão de como os planetas e as estrelas se formam."

Os pesquisadores avistaram o planeta enorme, chamado LHS 3154b, usando um espectrógrafo astronômico construído na Penn State por uma equipe de cientistas liderada por Mahadevan. O instrumento, chamado Habitable Zone Planet Finder ou HPF, foi projetado para detectar planetas orbitando as estrelas mais frias fora do nosso sistema solar com potencial para ter água líquida – um ingrediente chave para a vida – em suas superfícies.

Embora tais planetas sejam muito difíceis de detectar em torno de estrelas como o nosso Sol, a baixa temperatura das estrelas ultrafrias significa que os planetas capazes de ter água líquida na sua superfície estão muito mais próximos da sua estrela em relação à Terra e ao Sol. Esta distância mais curta entre estes planetas e as suas estrelas, combinada com a baixa massa das estrelas ultrafrias, resulta num sinal detectável anunciando a presença do planeta, explicou Mahadevan.

"Pense nisso como se a estrela fosse uma fogueira. Quanto mais o fogo esfria, mais perto você precisará chegar do fogo para se manter aquecido", disse Mahadevan. "O mesmo se aplica aos planetas. Se a estrela for mais fria, então um planeta precisará estar mais próximo dessa estrela se quiser ser quente o suficiente para conter água líquida. Se um planeta tiver uma órbita suficientemente próxima da sua estrela ultrafria , podemos detectá-lo observando uma mudança muito subtil na cor do espectro ou da luz da estrela à medida que é puxada por um planeta em órbita."

Localizado no Telescópio Hobby-Eberly no Observatório McDonald no Texas, o HPF fornece algumas das medições de maior precisão até à data de tais sinais infravermelhos de estrelas próximas.

“Fazer a descoberta com o HPF foi ainda mais especial, pois é um novo instrumento que projetamos, desenvolvemos e construímos desde o início com o propósito de observar a população de planetas desconhecidos em torno das estrelas de menor massa”, disse Guðmundur Stefánsson, NASA. Sagan Fellow em Astrofísica na Universidade de Princeton e autor principal do artigo, que ajudou a desenvolver o HPF e trabalhou no estudo como estudante de pós-graduação na Penn State.

O instrumento já rendeu informações críticas na descoberta e confirmação de novos planetas, explicou Stefánsson, mas a descoberta do planeta LHS 3154b superou todas as expectativas.

"Com base no trabalho de pesquisa atual com o HPF e outros instrumentos, um objeto como o que descobrimos é provavelmente extremamente raro, por isso detectá-lo tem sido realmente emocionante", disse Megan Delamer, estudante de graduação em astronomia na Penn State e coautora do artigo. papel. “Nossas teorias atuais sobre a formação de planetas têm dificuldade em explicar o que estamos vendo”.

No caso do enorme planeta descoberto orbitando a estrela LHS 3154, o núcleo planetário pesado inferido pelas medições da equipe exigiria uma quantidade maior de material sólido no disco de formação planetária do que os modelos atuais poderiam prever, explicou Delamer.

A descoberta também levanta questões sobre a compreensão anterior da formação de estrelas, uma vez que a relação poeira-massa e poeira-gás do disco que rodeia estrelas como LHS 3154 - quando eram jovens e recém-formadas - precisaria ser 10 vezes maior. do que o observado para formar um planeta tão massivo quanto aquele que a equipe descobriu.

“O que descobrimos fornece um caso de teste extremo para todas as teorias existentes de formação de planetas”, disse Mahadevan. "Foi exatamente para isso que construímos o HPF: descobrir como as estrelas mais comuns na nossa galáxia formam planetas - e para encontrar esses planetas."