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Primeira medição do alinhamento de rotação e órbita no planeta Beta Pictoris b
Uma equipe internacional de cientistas, liderada pelo professor Stefan Kraus, da Universidade de Exeter, realizou as medições do exoplaneta Beta Pictoris b - localizado a 63 anos-luz da Terra.
Por University of Exeter - 29/06/2020


As novas observações mostram que o equador estelar (à direita) está alinhado com o plano orbital do planeta Beta Pictoris b (meio) e o plano do disco estendido de material de detritos que circunda o sistema (esquerda). Crédito: ESO / AM Lagrange; Consórcio ESO / AM Lagrange / SPHERE Crédito: Stefan Kraus

Os astrônomos fizeram a primeira medição do alinhamento de rotação e órbita para um planeta distante 'super-Júpiter', demonstrando uma técnica que poderia permitir avanços na busca de entender como os sistemas exoplanetários se formam e evoluíram.

Uma equipe internacional de cientistas, liderada pelo professor Stefan Kraus, da Universidade de Exeter, realizou as medições do exoplaneta Beta Pictoris b - localizado a 63 anos-luz da Terra.

O planeta, encontrado na constelação de Pictor, tem uma massa de cerca de 11 vezes a de Júpiter e orbita uma estrela jovem em uma órbita semelhante à de Saturno em nosso sistema solar.

O estudo, publicado hoje (29 de junho de 2020) no Astrophysical Journal Letters , marca a primeira vez que os cientistas medem o alinhamento da órbita de rotação para um sistema planetário de imagem direta.

Crucialmente, os resultados fornecem uma nova visão para aprimorar nossa compreensão da história da formação e evolução do sistema planetário .

O professor Kraus disse: "O grau de alinhamento entre uma estrela e uma órbita planetária nos diz muito sobre como um planeta se formou e se vários planetas no sistema interagiram dinamicamente após a sua formação".

Algumas das primeiras teorias do processo de formação de planetas foram propostas pelos proeminentes astrônomos do século XVIII Kant e Laplace. Eles observaram que as órbitas dos planetas do sistema solar estão alinhadas entre si e com o eixo de rotação do Sol , e concluíram que o sistema solar se formava a partir de um disco protoplanetário rotativo e achatado.

"Foi uma grande surpresa quando se descobriu que mais de um terço de todos os exoplanetas próximos orbitam sua estrela hospedeira em órbitas desalinhadas em relação ao equador estelar", disse o professor Kraus.

Para derivar o eixo de rotação estelar do Beta Pictoris, a equipe usou o modo exclusivo
de alta resolução angular e alta espectral do VLTI / GRAVITY para medir mudanças
na posição do centróide na linha de absorção de hidrogênio Brackett-gama em
escalas de microssegundos. Na parte azulada da linha de absorção, o centróide
da emissão é deslocado para o nordeste, o que indica que o hemisfério sul-ocidental
da estrela está se aproximando do observador. Crédito: Stefan Kraus

"Alguns exoplanetas chegaram a orbitar na direção oposta à direção de rotação da estrela. Essas observações desafiam a percepção da formação do planeta como um processo limpo e ordenado que ocorre em um disco geometricamente fino e co-plano".

"Um instrumento dedicado de alta resolução espectral na VLTI poderia medir o alinhamento da órbita de rotação para centenas de planetas , incluindo aqueles em órbitas de longo período", disse o Prof. Kraus, "Isso nos ajudará a responder à pergunta que processos dinâmicos moldam. a arquitetura dos sistemas planetários ".


Para o estudo, os pesquisadores desenvolveram um método inovador que mede o pequeno deslocamento espacial de menos de um bilionésimo de grau causado pela rotação de Beta Pictoris.
 
A equipe usou o instrumento GRAVITY no VLTI, que combina a luz dos telescópios separados a 140 metros, para realizar as medições. Eles descobriram que o eixo de rotação estelar está alinhado com os eixos orbitais do planeta Beta Pictoris be seu disco de detritos estendido.

"A absorção de gás na atmosfera estelar causa um pequeno deslocamento espacial nas linhas espectrais que podem ser usadas para determinar a orientação do eixo de rotação estelar", disse o Dr. Jean-Baptiste LeBouquin, astrônomo da Universidade de Grenoble na França e um membro da equipe.

"O desafio é que esse deslocamento espacial seja extremamente pequeno: cerca de 1/100 do diâmetro aparente da estrela ou o equivalente ao tamanho de um passo humano na lua, visto da Terra".

Os resultados mostram que o sistema Beta Pictoris está tão bem alinhado quanto o nosso próprio sistema solar . Essa descoberta favorece a dispersão planeta-planeta como a causa das obliquidades da órbita que são observadas em sistemas mais exóticos com Hot Jupiters.

No entanto, observações em uma grande amostra de sistemas planetários serão necessárias para responder a essa pergunta de forma conclusiva. A equipe propõe um novo instrumento interferométrico que lhes permitirá obter essas medidas em muitos outros sistemas planetários que estão prestes a serem descobertos.

"Um instrumento dedicado de alta resolução espectral na VLTI poderia medir o alinhamento da órbita de rotação para centenas de planetas , incluindo aqueles em órbitas de longo período", disse o Prof. Kraus, "Isso nos ajudará a responder à pergunta que processos dinâmicos moldam. a arquitetura dos sistemas planetários ".

 

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