Descoberto exoplaneta gigante em torno de uma pequena estrela

Planeta extra-solar fica a 30 anos-luz de nós e é semelhante a Júpiter.

O anúncio da descoberta de um novo exoplaneta já não é propriamente uma novidade. Afinal, já foram encontrados cerca de 4000. No entanto, na última edição da revista científica Science, revela-se a descoberta de um planeta gigante e gasoso – o GJ 3512 b –, que orbita uma anã vermelha (uma estrela fria com pouca massa), localizada a 30 anos-luz de nós. Como este planeta extra-solar gasoso é demasiado maciço para uma estrela tão pequena, esta descoberta torna-se bem mais apetitosa. 

Este exoplaneta foi detectado graças ao espectrógrafo Carmenes, que está instalado no telescópio de 3,5 metros do Observatório de Calar Alto (que fica a 2150 metros de altitude, em Almeria, em Espanha). Através dos dados desse espectrógrafo, aplicou-se o método das velocidades radiais, que detecta a presença de planetas através de pequenas variações da velocidade que a força gravitacional dos planetas impõe à sua estrela. 

Descobriu-se assim o GJ 3512 b. Este exoplaneta gasoso tem, no mínimo, 46% da massa de Júpiter. “Composto maioritariamente por gás, o GJ 3512 b é um planeta gigante semelhante a Júpiter ou a Saturno”, descreve ao PÚBLICO Juan Carlos Morales, do Instituto de Ciências Espaciais e líder do estudo.

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Imagem artística do exoplaneta GJ 3512 e da sua estrela CARMENES/RenderArea/J. Bollaín/C. Gallego

Já a sua estrela, a GJ 3512, tem cerca de 12% da massa do nosso Sol e uma temperatura à superfície de cerca de 3080 graus Kelvin (aproximadamente 2807 graus Celsius) – o nosso Sol tem uma temperatura à superfície de cerca de 5780 graus Kelvin (aproximadamente 5505 graus Celsius). Esta estrela é quase idêntica às anãs vermelhas Proxima Centauri e um pouco mais maciça do que a Trappist-1 e a Teegarden, que albergam planetas terrestres (com uma superfície rochosa como a Terra) e nenhum gasoso gigante.

A distância da GJ 3512 à sua estrela corresponde a um terço da distância entre a Terra e o Sol. “Mas como a sua excentricidade é bastante grande e a órbita do planeta é elíptica, a sua distância entre planeta e a estrela varia entre as 0,2 unidades astronómicas [cerca de 30 milhões de quilómetros] e as 0,5 unidades astronómicas [cerca de 75 milhões de quilómetros].”

Para Juan Carlos Morales, esta descoberta é surpreendente: “As estrelas com pouca massa acolhem tipicamente pequenos planetas semelhantes à Terra. Neste caso, encontrámos um planeta gasoso gigante semelhante a Júpiter.” Como tal, segundo o cientista, desafia-se uma das duas hipóteses para a formação de planetas com mais força na comunidade científica: a hipótese da acreção (a acumulação de matéria na superfície de um astro, através da acção da gravidade) do núcleo.

E no que consiste? A partir do disco protoplanetário – isto é, de um disco de poeiras e gases onde surgirão planetas e que envolve a estrela – começa por formar-se um núcleo relativamente maciço de metais. Quando já tem uma certa massa, esse núcleo consegue atrair gases de forma muito rápida. Surgem assim planetas gasosos e maciços.

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No caso do nosso sistema solar, o disco protoplanetário é suficientemente maciço para permitir que planetas gigantes se formem. Contudo, em estrelas com pouca massa – como a GJ 3512 – esses discos são menos maciços e os planetas não conseguem ganhar gás e dimensão. “Este modelo não consegue explicar a formação do GJ 3512 b porque a estrela é muito pequena e, desta forma, o disco de acreção deveria ser menos maciço”, frisa Juan Carlos Morales.  

Um (outro) possível planeta

“Sabemos que a massa da estrela está relacionada com a massa inicial da nuvem molecular que estava disponível para formar a estrela e os planetas. Por isso, esperamos uma relação entre as massas máximas dos planetas e as massas das estrelas”, clarifica ainda Sérgio Sousa, investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) e que não fez parte do estudo.

A formação deste exoplaneta poderá então ser explicada através da hipótese da instabilidade do disco, que se baseia em perturbações da gravidade que podem começar a formar planetas ao juntar, ao mesmo tempo, gás e metais. “Será um processo mais semelhante ao da formação de estrelas”, assinala o investigador.

“Há quem defenda uma [hipótese] sobre a outra e vice-versa. No nosso grupo do IA – assim como outros investigadores fora dele – estamos mais convencidos de que as duas hipóteses são válidas e se complementam”, refere, acrescentando que o seu grupo publicou em 2017 na revista Astronomy & Astrophysics um artigo em que se sugeria que duas populações diferentes de planetas gasosos poderão estar ligadas a cada uma dessas hipóteses. Sérgio Sousa nota que falta ainda perceber se uma das hipóteses contribui para a formação de mais planetas do que a outra, tornando assim uma delas mais relevante. 

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Telescópio onde está o espectrógrafo Carmenes Pedro Amado/Marco Azzaro/IAA/CSIC

Para si, o mais interessante neste anúncio é mesmo o facto de se ter encontrado um planeta maciço em torno de uma estrela com pouca massa. “Um planeta com esta massa, à distância que está da estrela, é um caso raro.” E reforça que a formação do GJ 3512 b pode ser ainda explicada através de outras hipóteses. “Haverá também a possibilidade (mais remota) de ter sido um planeta formado noutro local e capturado por esta estrela”, especula.

Por agora, a equipa de Juan Carlos Morales vai continuar a ter o sistema da estrela GJ 3512 debaixo de olho. Afinal, pensa-se que haverá um segundo planeta a orbitar esta anã vermelha. Estima-se que tenha mais do que 20% da massa de Júpiter e esteja a uma distância maior da estrela do que está o GJ 3512 b. “Precisamos de continuar a observar este sistema para caracterizar esse [possível] planeta.”

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