Pesquisadores brasileiros identificam sinais robustos da exist�ncia
de um objeto gigante na constela��o do Cisne, orbitando
um sistema bin�rio formado por uma
estrela viva e outra morta

Nas �ltimas tr�s d�cadas, foram descobertos quase 4 mil objetos semelhantes a um planeta situados fora do Sistema Solar � e por isso chamados de exoplanetas � orbitando estrelas isoladas. J� a partir de 2011, por meio do sat�lite Kepler, da ag�ncia espacial norte-americana (Nasa), foi poss�vel observar os primeiros exoplanetas girando em torno de sistemas bin�rios jovens, compostos por duas estrelas vivas, em cujos n�cleos ainda h� queima de hidrog�nio.

Agora, um grupo de astr�nomos brasileiros encontrou as primeiras evid�ncias da exist�ncia de um exoplaneta ao redor de um sistema bin�rio mais velho ou evolu�do, em que uma das duas estrelas est� morta.

Publicidade

O estudo, resultado de um p�s-doutorado e de um est�gio de pesquisa no exterior, ambos com bolsa da FAPESP, foi publicado em�The Astronomical Journal, da Sociedade Americana de Astronomia.

�Conseguimos obter indica��es bastante s�lidas da exist�ncia de um exoplaneta gigante, com massa quase 13 vezes maior que a de J�piter [maior planeta do Sistema Solar] em um sistema bin�rio evolu�do. � a primeira confirma��o de um exoplaneta em um sistema desse tipo�, disse Leonardo Andrade de Almeida, p�s-doutorando na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e primeiro autor do estudo, � Ag�ncia FAPESP. O pesquisador fez p�s-doutorado no Instituto de Astronomia, Geof�sica e Ci�ncias Atmosf�ricas da Universidade de S�o Paulo (IAG-USP) com supervis�o do professor Augusto Damineli, tamb�m autor do estudo.

Os pesquisadores encontraram sinais da exist�ncia de um exoplaneta em um sistema bin�rio evolu�do nomeado KIC10544976, localizado na constela��o do Cisne, no hemisf�rio celeste norte, por meio da an�lise de diferentes pistas. Uma delas foi o efeito da varia��o do instante do eclipse.

O fen�meno � caracterizado pela precis�o do tempo em que ocorrem os eclipses das duas estrelas que formam um sistema bin�rio ao passar uma na frente da outra. Uma varia��o nesse tempo de ocorr�ncia de eclipses, chamado per�odo orbital, � forte indicador da exist�ncia de um planeta ao redor de estrelas.

�A varia��o do per�odo orbital de um sistema bin�rio ocorre em raz�o da atra��o gravitacional entre os tr�s objetos, que passam a girar em torno de um centro de massa comum�, disse Almeida.

A identifica��o de varia��es no per�odo orbital, por�m, n�o � suficiente para a detec��o de um planeta em um sistema bin�rio. Isso porque, assim como o Sol apresenta varia��o em seu ciclo de atividade magn�tica a cada 11 anos, marcada por um pico e o posterior decl�nio das manchas solares, outras estrelas tamb�m passam por esse mesmo processo.

�A varia��o da atividade magn�tica do Sol e de outras estrelas isoladas causa uma altera��o em seus campos magn�ticos. J� em estrelas que comp�em um sistema bin�rio isso provoca uma mudan�a no per�odo orbital, que chamamos de mecanismo Applegate�, disse Almeida.

A fim de afastar a hip�tese de que a varia��o no per�odo orbital do KIC10544976 seria resultado apenas da atividade magn�tica, os pesquisadores analisaram o efeito da varia��o do instante do eclipse e o ciclo de atividade magn�tica da estrela viva do sistema bin�rio.

Esse sistema bin�rio (KIC10544976) � composto por uma an� branca � a estrela morta, menor e com brilho alto (capacidade de refletir a luz) devido � sua temperatura superficial elevada � e uma an� vermelha � a estrela viva, com massa pequena em compara��o � do Sol e baixa luminosidade (capacidade de emitir luz). As duas estrelas foram monitoradas por telesc�pios terrestres entre 2005 e 2017 e pelo sat�lite Kepler entre 2009 e 2013, que geraram dados minuto a minuto.

"Esse sistema � �nico. Nenhum outro sistema similar possui dados suficientes que nos permitam calcular a varia��o do per�odo orbital e o ciclo de atividade magn�tica da estrela viva�, disse Almeida.

Por meio dos dados obtidos pelo sat�lite Kepler foi poss�vel estimar o ciclo magn�tico da estrela viva � a an� vermelha � pela frequ�ncia e energia das explos�es nos campos magn�ticos (flares) e pelas manchas na superf�cie da estrela associadas a essas eje��es de energia.

As an�lises dos dados indicaram que o ciclo de atividade magn�tica da an� vermelha � de 600 dias � o que est� de acordo com os ciclos magn�ticos medidos para estrelas isoladas de massa baixa. J� a varia��o do per�odo orbital do sistema bin�rio KIC10544976 foi de 17 anos.

�Isso afasta totalmente a hip�tese de que a atividade magn�tica gere essa varia��o do per�odo orbital. A explica��o mais plaus�vel � a presen�a de um planeta gigante ao redor desse sistema bin�rio, com massa pr�xima a 13 vezes � de J�piter�, disse Almeida.

Hip�teses de forma��o

Ainda n�o se sabe como o planeta em torno do sistema bin�rio teria sido formado. Uma das hip�teses � a de que o objeto se desenvolveu ao mesmo tempo que as duas estrelas, h� bilh�es de anos. Nesse caso, seria um planeta de primeira gera��o. Outra hip�tese � a de que foi gerado a partir do g�s ejetado durante a morte da an� branca � sendo, portanto, um planeta de segunda gera��o.

A confirma��o de que se trata de um planeta de primeira ou segunda gera��o e a sua detec��o direta ao redor desse sistema poder�o ocorrer quando entrar em opera��o a nova gera��o de telesc�pios gigantes com espelhos prim�rios maiores do que 20 metros. Entre eles, o Telesc�pio Gigante Magalh�es (GMT, em ingl�s), no deserto do Atacama, no Chile, previsto para coletar sua primeira luz em 2024.

A FAPESP investir� US$ 40 milh�es no GMT, o que equivale a cerca de 4% do custo total estimado. O investimento garantir� 4% do tempo de opera��o do telesc�pio para estudos realizados por pesquisadores de S�o Paulo.

�Estamos sondando 20 sistemas com possibilidade de gravitar corpos externos, como o KIC10544976, e a maioria s� � observ�vel a partir do Hemisf�rio Sul. O GMT permitir� fazer a detec��o direta desses objetos e obter respostas importantes sobre a forma��o, a evolu��o e a possibilidade de vida nesses ambientes ex�ticos�, disse Almeida.

O artigo Orbital period variation of KIC 10544976: Applegate mechanism versus light travel time effect (DOI: 10.3847/1538-3881/ab0963), de Leonardo A. Almeida, Leandro de Almeida, Augusto Damineli, Claudia V. Rodrigues, Matthieu Castro, Carlos E. F. Lopes, Francisco Jablonski, Jos� D. do Nascimento Jr. e Marildo G. Pereira, pode ser lido em�The Astronomical Journal em http://iopscience-iop-org-443.webvpn.jxust.edu.cn/article/10.3847/1538-3881/ab0963/pdf.