Astrônomos usando o telescópio WIYN de 3,5 metros no Observatório Nacional Kitt Peak no Arizona, um programa do NOIRLab da NSF, observaram um exoplaneta semelhante a Júpiter em órbita em torno de uma estrela anã vermelha fria.

O exoplaneta está localizado a aproximadamente 580 anos-luz da Terra na constelação de Auriga, o Cocheiro, este exoplaneta, identificado como TOI-3757 b , é o planeta de menor densidade já detectado em torno de uma estrela anã vermelha e estima-se que tenha uma densidade média semelhante a de um marshmallow.

As anãs vermelhas são as menores e mais fracas estrelas das estrelas da sequência principal – estrelas que convertem hidrogênio em hélio em seus núcleos a uma taxa constante. Embora “fria” em comparação com estrelas como o Sol, as estrelas anãs vermelhas podem ser extremamente ativas e entrar em erupção com poderosas erupções capazes de retirar um planeta de sua atmosfera, tornando este sistema estelar um local aparentemente inóspito para formar um planeta tão leve.

“Planetas gigantes em torno de estrelas anãs vermelhas têm sido tradicionalmente considerados difíceis de formar”, diz Shubham Kanodia, pesquisador do Carnegie Institution for Science’s Earth and Planets Laboratory e primeiro autor de um artigo publicado no The Astronomical Journal. “Até agora, isso só foi analisado com pequenas amostras de pesquisas Doppler, que normalmente encontraram planetas gigantes mais distantes dessas estrelas anãs vermelhas. Até agora, não tivemos uma amostra grande o suficiente de planetas para encontrar planetas gasosos próximos de maneira robusta.”

Ainda existem mistérios inexplicáveis ​​em torno do TOI-3757 b, sendo o maior deles a questão de como um planeta gigante gasoso pode se formar em torno de uma estrela anã vermelha e, especialmente, um planeta de baixa densidade. A equipe de Kanodia, no entanto, acha que pode ter uma solução para esse mistério.

Eles propõem que a densidade extra baixa do TOI-3757 b pode ser o resultado de dois fatores. A primeira diz respeito ao núcleo rochoso do planeta; Acredita-se que os gigantes gasosos comecem como núcleos rochosos massivos com cerca de dez vezes a massa da Terra, ponto em que rapidamente puxam grandes quantidades de gás vizinho para formar os gigantes gasosos que vemos hoje. A estrela do TOI-3757b tem uma menor abundância de elementos pesados ​​em comparação com outras anãs M com gigantes gasosos, e isso pode ter resultado na formação do núcleo rochoso mais lentamente, atrasando o início da acreção de gás e, portanto, afetando a densidade geral do planeta.

O segundo fator pode ser a órbita do planeta, que se pensa ser ligeiramente elíptica. Há momentos em que ele se aproxima de sua estrela do que em outros momentos, resultando em um aquecimento excessivo substancial que pode causar inchaço na atmosfera do planeta.

O planeta foi inicialmente detectado pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite ( TESS ) da NASA. A equipe de Kanodia então fez observações de acompanhamento usando instrumentos terrestres, incluindo NEID e NESSI (NN-EXPLORE Exoplanet Stellar Speckle Imager), ambos alojados no Telescópio WIYN de 3,5 metros; o localizador de planetas de zona habitável ( HPF ) no telescópio Hobby-Eberly; e o Observatório Red Buttes ( RBO ) em Wyoming.

TESS analisou o trânsito do exoplaneta TOI-3757 b na frente de sua estrela, o que permitiu aos astrônomos calcular o diâmetro do planeta em cerca de 150.000 quilômetros ou um pouco maior que o de Júpiter. TOI-3757 b termina uma órbita completa em torno de sua estrela hospedeira em apenas 3,5 dias.

Os astrônomos usaram NEID e HPF para medir o movimento aparente da estrela ao longo da linha de visão, também conhecida como velocidade radial. Essas medições forneceram a massa do planeta, que foi calculada em cerca de um quarto da massa de Júpiter, ou cerca de 85 vezes a massa da Terra. Conhecer o tamanho e a massa permitiu que a equipe calculasse a densidade média do TOI-3757 b como sendo 0,27 gramas por centímetro cúbico, o que o tornaria com menos da metade da densidade de Saturno (o planeta de menor densidade no Sistema Solar), cerca de um quarto da densidade da água (o que significa que flutuaria se colocada em uma banheira gigante cheia de água), ou de fato, semelhante em densidade a um marshmallow.

“Potenciais observações futuras da atmosfera deste planeta usando o novo Telescópio Espacial James Webb da NASA podem ajudar a esclarecer sua natureza inchada”, diz Jessica Libby-Roberts, pesquisadora de pós-doutorado na Pennsylvania State University e a segunda autora do artigo.

“Encontrar mais sistemas desse tipo com planetas gigantes – que já foram teorizados como extremamente raros em torno de anãs vermelhas – faz parte do nosso objetivo de entender como os planetas se formam”, diz Kanodia.

A descoberta destaca a importância do NEID em sua capacidade de confirmar alguns dos candidatos a exoplanetas atualmente sendo descobertos pela missão TESS da NASA, fornecendo alvos importantes para o novo Telescópio Espacial James Webb (JWST) acompanhar e começar a caracterizar suas atmosferas. Isso, por sua vez, informará aos astrônomos do que os planetas são feitos e como eles se formaram e, para mundos rochosos potencialmente habitáveis, se eles podem suportar vida.

Fonte: https://noirlab.edu/public/news/noirlab2225/?lang