Júpiteres quentes são planetas gigantes inicialmente conhecidos por orbitarem sozinhos perto de sua estrela. Durante sua migração em direção à estrela, pensava-se que esses planetas agregavam ou ejetavam quaisquer outros planetas presentes. No entanto, esse paradigma foi derrubado por observações recentes, e o golpe final pode vir de um novo estudo liderado pela Universidade de Genebra (UNIGE).

Uma equipe incluindo o National Center of Competence in Research (NCCR) PlanetS, as Universidades de Berna (UNIBE) e Zurique (UZH) e várias universidades estrangeiras acaba de anunciar a existência de um sistema planetário, WASP-132, com uma arquitetura inesperada. Ele não contém apenas um Júpiter Quente, mas também uma Super-Terra interna e um planeta gigante gelado.

Esses resultados foram publicados na Astronomy & Astrophysics .

Júpiteres quentes são planetas com massas semelhantes à de Júpiter, mas orbitam perto de sua estrela, a uma distância muito menor do que Mercúrio está do sol. É difícil para esses planetas gigantes se formarem onde são observados, porque não há gás e poeira suficientes perto da estrela. Eles devem, portanto, se formar longe dela e migrar conforme o sistema planetário evolui.

Até recentemente, os astrônomos observavam que os Júpiteres Quentes estavam isolados ao redor de sua estrela, sem outros planetas em sua vizinhança. Essa observação parecia ainda mais sólida, pois havia uma teoria para explicá-la. Os processos envolvidos na migração de planetas gigantes em direção à sua estrela levam à acreção ou ejeção de quaisquer planetas em uma órbita interna. Mas observações recentes sugerem outros cenários.

Uma equipe liderada pelo Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE, em parceria com a UNIBE e a UZH, como parte do NCCR PlanetS, e com outras instituições internacionais, como a Universidade de Warwick, acaba de confirmar essa tendência.

Os cientistas descobriram a existência de um sistema multiplanetário composto por um Júpiter Quente, uma Super-Terra interna (ainda mais próxima da estrela do que o Júpiter quente) e um planeta gigante massivo externo (muito mais distante da estrela do que o Júpiter Quente). Se os Júpiteres Quentes não estão sempre sozinhos em seu sistema planetário, então seu processo de migração deve ser diferente para preservar a arquitetura do sistema.

O sistema WASP-132 é um sistema multiplanetário único. Ele contém um Júpiter Quente que orbita sua estrela em sete dias e três horas; uma Super-Terra (um planeta rochoso com seis vezes a massa da Terra) que orbita a estrela em apenas 24 horas e 17 minutos; e um planeta gigante (cinco vezes a massa de Júpiter) que orbita a estrela hospedeira em cinco anos.

Além disso, uma companheira muito mais massiva, provavelmente uma anã marrom (um corpo celeste cuja massa está entre a de um planeta e a de uma estrela), orbita a uma distância muito longa.

"O sistema WASP-132 é um laboratório notável para estudar a formação e evolução de sistemas multiplanetários. A descoberta de um Júpiter Quente ao lado de uma Super-Terra interna e um planeta gigante distante coloca em questão nossa compreensão da formação e evolução desses sistemas", diz François Bouchy, professor associado do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE e coautor do estudo.

"Esta é a primeira vez que observamos tal configuração", acrescenta Solène Ulmer-Moll, pesquisadora de pós-doutorado na UNIGE e UNIBE na época do estudo e coautora do artigo.

Para os exoplanetologistas, a história da estrela WASP-132 começou em 2006, como parte do programa Wide-Angle Search for Planets (WASP).

Em 2012, o acúmulo de mais de 23.000 medições fotométricas permitiu identificar um candidato planetário, WASP-132b, com um raio de 0,87 vezes o de Júpiter e um período orbital de 7,1 dias.

Em 2014, o espectrógrafo CORALIE, instalado no telescópio suíço Euler e liderado pela UNIGE, iniciou uma campanha para monitorar esse candidato.

Em 2016, WASP-132b foi confirmado e sua massa foi medida como sendo igual a 0,41 massas de Júpiter. Além disso, as medições CORALIE indicam a presença de outro planeta gigante com um período muito longo.

Em torno da mesma estrela, no final de 2021, o telescópio espacial TESS revelou o sinal de uma Super-Terra em trânsito com um diâmetro de 1,8 raios terrestres e um período de apenas 1,01 dia.

No primeiro semestre de 2022, o espectrógrafo HARPS no observatório de La Silla mediu a massa desta Super-Terra, que é seis vezes a massa da Terra, como parte de um programa liderado por David Armstrong, da Universidade de Warwick.

"A detecção da Super-Terra interna foi particularmente emocionante", explica Nolan Grieves, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE na época do estudo e primeiro autor do artigo.

"Tivemos que realizar uma campanha intensiva usando HARPS e processamento de sinal otimizado para caracterizar sua massa, densidade e composição, revelando um planeta com densidade semelhante à da Terra."

No entanto, as observações do WASP-132 ainda não terminaram, pois o satélite Gaia da ESA vem medindo as pequenas variações nas posições das estrelas desde 2014, com o objetivo de revelar seus companheiros planetários e anãs marrons externas.

A descoberta de um planeta gigante frio externo e uma Super-Terra interna adiciona outra camada de complexidade ao sistema WASP-132. A hipótese padrão de migração por perturbação dinâmica do Júpiter Quente em direção ao interior não se sustenta, pois isso teria desestabilizado as órbitas dos outros dois planetas.

Em vez disso, sua presença sugere um caminho de migração mais estável e dinamicamente "frio" em um disco protoplanetário para o Júpiter quente, preservando seus vizinhos.

A combinação de medições precisas de raio e massa também tornou possível determinar a densidade e a composição interna dos planetas. O Hot Jupiter WASP-132b revela um enriquecimento de elementos pesados de cerca de 17 massas terrestres, em concordância com modelos de formação de gigantes gasosos. A Super-Terra tem uma composição dominada por metais e silicatos que é bastante semelhante à da Terra.

"A combinação de um Júpiter Quente, uma Super-Terra interna e um planeta gigante externo no mesmo sistema fornece restrições importantes às teorias de formação de planetas e, em particular, seus processos de migração", conclui Ravit Helled, professor da UZH e coautor do estudo.

"WASP-132 demonstra a diversidade e a complexidade dos sistemas multiplanetários, ressaltando a necessidade de observações de longo prazo e alta precisão."