Migração tumultuada na borda do Hot Neptune Desert

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Todos os tipos de exoplanetas orbitam muito perto de sua estrela. Alguns se parecem com a Terra, outros com Júpiter. Muito poucos, no entanto, são semelhantes a Netuno. Por que essa anomalia na distribuição de exoplanetas? Pesquisadores da Universidade de Genebra (UNIGE) e do Centro Nacional de Competência em Pesquisa (NCCR) PlanetS observaram uma amostra de planetas localizados na borda deste Deserto de Netuno Quente para entender sua criação. Usando uma técnica que combina os dois principais métodos de estudo de exoplanetas (velocidades radiais e trânsitos), eles conseguiram estabelecer que uma parte desses exoplanetas migrou de forma turbulenta perto de sua estrela, o que os empurrou para fora do plano orbital onde estavam formado. Estes resultados são publicados na revista especializada Astronomia e Astrofísica.

Desde a descoberta do primeiro exoplaneta em 1995, os pesquisadores detectaram mais de 5.000 planetas em nossa vizinhança galáctica, a maioria deles orbitando muito perto de sua estrela. Se a diversidade desses novos mundos varia de gigantes gasosos do tamanho de Júpiter ou Saturno a planetas menores do tamanho de Mercúrio, incluindo planetas rochosos maiores que a Terra, planetas gasosos do tamanho de Netuno parecem estar faltando. Os astrônomos chamam essa “caixa” vazia na distribuição de planetas próximos de Deserto de Netuno Quente.

”A distribuição dos planetas perto de sua estrela é moldada por uma complexa interação entre os processos atmosféricos e dinâmicos, ou seja, os movimentos dos planetas ao longo do tempo”, comenta Vincent Bourrier, professor assistente do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE . ”Hoje temos várias hipóteses para explicar este deserto mas nada está certo ainda e o mistério permanece”. Esses planetas perderam totalmente sua atmosfera, corroídos pela intensa radiação de sua estrela? Eles migraram de seu local de nascimento para as partes externas do sistema por um mecanismo diferente de outros tipos de planetas, impedindo-os de atingir as mesmas órbitas próximas?

Migração interrompida

Em um trabalho recente, uma equipe de cientistas do UNIGE traz algumas respostas ao olhar para a arquitetura orbital dos planetas localizados na orla desse deserto. Ao pesquisar quatorze planetas em torno dessa área, variando de pequenos planetas a gigantes gasosos, os astrônomos se interessaram pelo modo como suas órbitas são orientadas em relação ao eixo de rotação de sua estrela. Esta informação permite distinguir os processos de migração suave (os planetas deslocam-se no plano equatorial da sua estrela onde se formaram) dos processos de migração disruptiva (os planetas migram e são empurrados para fora do plano onde se formaram) .

Os pesquisadores conseguiram mostrar que a maioria dos planetas em sua amostra tem uma órbita desalinhada com o equador estelar. “Descobrimos que três quartos desses planetas têm uma órbita polar (eles giram acima dos pólos de suas estrelas), que é uma fração maior do que para planetas mais distantes do deserto. Isso reflete o papel dos processos migratórios perturbadores na formação do deserto”, resume Vincent Bourrier, primeiro autor.

Dois métodos combinados

Para alcançar esses resultados, os cientistas usaram o método da velocidade radial e o método do trânsito, que são empregados para estudar exoplanetas. ”Analisar as velocidades radiais durante o trânsito de um planeta nos permite determinar se ele orbita em torno do equador estelar, em torno dos pólos ou se o sistema está em uma configuração intermediária, porque arquiteturas diferentes produzirão assinaturas diferentes”, explica Omar Attia, doutoranda do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE e segunda autora do estudo. Esses dois métodos foram combinados com dados obtidos com os espectrógrafos HARPS e HARPS-Norte, criados na UNIGE e localizados no telescópio de 3,6m do ESO (European Southern Observatory) e TNG (Telescopio Nazionale Galileo).

O caminho para entender todos os mecanismos envolvidos na formação do Deserto de Netuno Quente ainda é longo. Será necessário em particular explorar com esta técnica os planetas mais pequenos à beira do deserto, hoje de difícil acesso mesmo com instrumentos de última geração como o espectrógrafo ESPRESSO, construído pela UNIGE e instalado nos maiores telescópios europeus. Será necessário aguardar o comissionamento do ELT, o supertelescópio de 39 metros do ESO, previsto para 2027.

Esta pesquisa foi realizada no âmbito do projeto SPICE DUNE (Pesquisa espectrofotométrica de exoplanetas próximos ao deserto para entender sua natureza e evolução), para o qual Vincent Bourrier foi apoiado pelo Conselho Europeu de Pesquisa (ERC).

Com informações de Science Daily.

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