Hubble observa como um planeta gigante cresce

O Telescópio Espacial Hubble da NASA está a dar aos astrónomos uma rara visão de um planeta do tamanho de Júpiter, ainda em formação, que se alimenta do material em torno de uma jovem estrela.

“Nós simplesmente não sabemos muito sobre como os planetas gigantes crescem,” disse Brendan Bowler, da Universidade do Texas em Austin. “Este sistema planetário dá-nos a primeira oportunidade de testemunhar o material caindo num planeta. Os nossos resultados abrem uma nova área para esta pesquisa.”

Embora já tenham sido catalogados até agora mais de 4000 exoplanetas, apenas cerca de 15 foram fotografados diretamente por telescópios. E os planetas estão tão distantes e são tão pequenos, que são simplesmente pontos nas melhores fotos. A nova técnica da equipa para usar o Hubble para obter imagens diretas deste planeta pavimenta um novo percurso para futuras pesquisas sobre exoplanetas, especialmente durante os anos de formação de um planeta.

Este enorme exoplaneta, designado PDS 70b, orbita a estrela anã laranja PDS 70, que já é conhecida por ter dois planetas em formação ativa dentro de um disco enorme de poeira e gás que a rodeia. O sistema está localizado a 370 anos-luz da Terra na direção da constelação de Centauro.

“Este sistema é tão excitante porque podemos testemunhar a formação de um planeta,” disse Yifan Zhou, também da Universidade do Texas em Austin. “Este é o planeta genuinamente mais jovem que o Hubble já fotografou diretamente.” Com uns meros cinco milhões de anos, o planeta ainda está a reunir material e a acumular massa.

A sensibilidade do Hubble à luz ultravioleta (UV) fornece uma visão única da radiação do gás extremamente quente que cai para o planeta. “As observações do Hubble permitiram-nos estimar a velocidade com que o planeta ganha massa,” acrescentou Zhou.

As observações UV, que acrescentam ao corpo de investigações sobre este planeta, permitiram que a equipa medisse diretamente e pela primeira vez o ritmo de crescimento em massa do planeta. O mundo remoto já atingiu até cinco vezes a massa de Júpiter ao longo de um período de aproximadamente cinco milhões de anos. A taxa de acreção medida atualmente indica que se esta permanecesse estável por mais outro milhão de anos, o planeta aumentaria apenas cerca de 1/100 da massa de Júpiter.

Zhou e Bowler enfatizam que estas observações são um único instantâneo no tempo – são necessários mais dados para determinar se o ritmo no qual o planeta ganha massa está a aumentar ou a diminuir. “As nossas medições sugerem que o planeta está no final do seu processo de formação.”

O jovem sistema PDS 70 tem um disco primordial de gás e poeira que fornece combustível para o crescimento de planetas por todo o sistema. O planeta PDS 70b está rodeado pelo seu próprio disco de gás e poeira que está a sugar material do muito maior disco circunstelar. Os cientistas levantam a hipótese de que as linhas do campo magnético estendem-se do seu disco circumplanetário até à atmosfera do exoplaneta e estão a canalizar material para a superfície do planeta.

“Se este material seguir colunas do disco para o planeta, provocaria manchas quentes,” explicou Zhou. “Estas manchas quentes podem ser pelo menos 10 vezes mais quentes do que a temperatura do planeta.” Estas manchas quentes brilham intensamente no ultravioleta.

Estas observações fornecem informações sobre como os planetas gigantes se formaram em torno do nosso Sol há 4,6 mil milhões de anos. Júpiter pode ter crescido a partir de um disco circundante de material em queda. As suas principais luas também teriam sido formadas a partir de “sobras” desse disco.

Superar o brilho da estrela-mãe foi um desafio para a equipa. PDS 70b orbita aproximadamente à mesma distância que Úrano do Sol, mas a sua estrela é mais de 3000 vezes mais brilhante do que o planeta nos comprimentos de onda ultravioletas. À medida que Zhou processava as imagens, ele removeu com muito cuidado o brilho estelar para deixar para trás apenas a luz emitida pelo planeta. Ao fazê-lo, melhorou o limite de quão perto um planeta pode estar da sua estrela, nas observações do Hubble, por um fator de cinco.

“Trinta e um anos após o lançamento, ainda estamos a encontrar novas maneiras de usar o Hubble,” salientou Bowler. “A estratégia de observação e a técnica de pós-processamento de Yifan abrirá novas janelas para o estudo de sistemas semelhantes, ou até mesmo este sistema novamente, repetidamente com o Hubble. Com observações futuras, poderíamos potencialmente descobrir quando a maioria do gás e poeira cai sobre os seus planetas e se ocorre a um ritmo constante.”

Os resultados dos investigadores foram publicados em abril de 2021 na revista The Astronomical Journal.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Hubblesite (comunicado de imprensa)
// Universidade do Texas em Austin (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astronomical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

PDS 70:
PDS 70 (Wikipedia)
PDS 70 b (Exoplanet.eu)
PDS 70 c (Exoplanet.eu)

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
Hubblesite
STScI
SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais