Impressão de artista do planeta WASP-103b e da sua estrela hospedeira.
Crédito: ESA
A missão exoplanetária Cheops da ESA revelou que um exoplaneta que orbita a sua estrela hospedeira em menos de um dia tem uma forma mais parecida à de uma bola de râguebi do que de uma esfera. Esta é a primeira vez que se deteta deformação num exoplaneta, fornecendo novas informações sobre a estrutura interna destes planetas que "abraçam" as suas estrelas.
O planeta, conhecido como WASP-103b, está localizado na direção da constelação de Hércules. Foi deformado pelas fortes forças de maré entre o planeta e a sua estrela-mãe WASP-103, que é cerca de 200 graus mais quente e 1,7 vezes maior do que o Sol.
Forças de maré
Os oceanos da Terra têm marés principalmente devido a um ligeiro puxão da Lua. O Sol também tem um efeito pequeno, mas significativo, sobre as marés, contudo está demasiado longe da Terra para provocar grandes deformações no nosso planeta. O mesmo não pode ser dito de WASP-103b, um planeta com quase o dobro do tamanho de Júpiter, com 1,5 vezes a sua massa, que orbita a sua estrela hospedeira em menos de um dia. Os astrónomos já suspeitavam que uma proximidade tão íntima provocaria marés monumentais, mas até agora não tinham sido capazes de as medir.
Utilizando novos dados do telescópio espacial Cheops da ESA, combinados com dados que já tinham sido obtidos pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA e pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA, os astrónomos conseguiram agora detetar como as forças das marés deformam o exoplaneta WASP-103b de uma esfera normal para uma forma mais parecida à de uma bola de râguebi.
O Cheops mede trânsitos exoplanetários - a queda na luz provocada quando um planeta passa em frente da sua estrela, a partir do nosso ponto de vista. Normalmente, o estudo da forma da curva de luz irá revelar detalhes sobre o planeta, tais como o seu tamanho. A alta precisão do Cheops, juntamente com a sua flexibilidade de apontamento, que permite com que o satélite regresse a um alvo e observe múltiplos trânsitos, permitiu aos astrónomos detetar o minúsculo sinal da deformação de maré de WASP-103b. Esta assinatura distinta pode ser utilizada para desvendar ainda mais informações sobre o planeta.
"É incrível que o Cheops tenha realmente conseguido revelar esta pequena deformação," diz Jacques Laskar do Observatório de Paris, coautor da investigação. "Esta é a primeira vez que tal análise é feita, e podemos esperar que a observação num intervalo de tempo mais longo reforce esta observação e leve a um melhor conhecimento da estrutura interna do planeta."
Planeta inflado
A equipa foi capaz de usar a curva de luz do trânsito de WASP-103b para derivar um parâmetro - os números de Love - que medem a forma como a massa é distribuída dentro de um planeta. A compreensão de como a massa é distribuída pode revelar detalhes sobre a estrutura interna do planeta.
"A resistência de um material a ser deformado depende da sua composição," explica Susana Barros do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e da Universidade do Porto, autora principal da investigação. "Por exemplo, aqui na Terra temos marés devido à Lua e ao Sol, mas só podemos ver marés nos oceanos. A parte rochosa não se move assim tanto. Ao medir quanto o planeta é deformado, podemos dizer que percentagem é rochosa, gasosa ou água."
Os números de Love para WASP-103b são semelhantes aos de Júpiter, o que sugere provisoriamente que a estrutura interna é idêntica, apesar de WASP-103b ter o dobro do raio.
"Em princípio, esperaríamos que um planeta com 1,5 vezes a massa de Júpiter tivesse aproximadamente o mesmo tamanho, por isso WASP-103b deve estar muito inflado devido ao aquecimento da sua estrela e talvez devido a outros mecanismos," diz Susana Barros.
"Se pudermos confirmar os detalhes da sua estrutura interna com observações futuras, talvez possamos compreender melhor o que o torna tão inflado. A determinação do tamanho do núcleo deste exoplaneta também será importante para melhor compreender como foi formado."
Uma vez que a incerteza nos números de Love ainda é bastante elevada, serão necessárias observações futuras com o Cheops e com o Telescópio Espacial James Webb para decifrar os detalhes. A precisão extremamente alta do Webb irá melhorar as medições da deformação das marés exoplanetárias, permitindo uma melhor comparação entre estes chamados "Júpiteres quentes" e os planetas gigantes no Sistema Solar.
Movimento misterioso
WASP-103b também tem outro mistério. As interações de maré entre uma estrela e um planeta do tamanho de Júpiter, muito próximo, fariam com que o período orbital do planeta fosse encurtado, aproximando-o gradualmente da estrela antes de ser eventualmente engolido pela estrela-mãe. No entanto, as medições de WASP-103b parecem indicar que o período orbital pode estar a aumentar e que o planeta está a afastar-se lentamente da estrela. Isto indicaria que algo, para além das forças de maré, é o factor dominante que afeta este planeta.
Barros e colegas analisaram outros potenciais cenários, tais como uma estrela companheira da hospedeira a afetar a dinâmica do sistema, ou a órbita do planeta ser ligeiramente elíptica. Não foram capazes de confirmar estes cenários, mas também não conseguiram excluí-los. É também possível que o período orbital esteja de facto a diminuir, em vez de aumentar, mas apenas observações adicionais dos trânsitos de WASP-103b com o Cheops e outros telescópios vão ajudar a esclarecer este mistério.
"O tamanho do efeito de deformação de maré numa curva de luz de um trânsito exoplanetário é muito pequeno, mas graças à alta precisão do Cheops conseguimos ver isto pela primeira vez," diz Kate Isaak, cientista do projeto Cheops da ESA. "Este estudo é um excelente exemplo das questões muito diversas que os cientistas exoplanetários são capazes de abordar com o Cheops, ilustrando a importância desta flexível missão de acompanhamento."
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