Uma equipa internacional de cientistas, entre os quais o português Alexandre Correia, da Universidade de Coimbra, descobriu “um sistema planetário, particularmente interessante” em torno da estrela WASP-148, com dois exoplanetas com forte interacção entre si.

“O sistema descoberto possui dois planetas com massas semelhantes a Saturno, e com períodos orbitais de apenas nove e 35 dias”, afirma a Universidade de Coimbra em comunicado. Esta configuração origina variações – “observadas pela primeira vez a partir da superfície da Terra” – nos “períodos orbitais devido às interacções gravitacionais entre os dois planetas”. O estudo vai ser publicado em breve na revista Astronomy & Astrophysics.

Desde a descoberta, em 1995, do primeiro exoplaneta (planeta em torno de uma estrela que não o Sol), que o número de novos planetas conhecidos não para de aumentar. “A procura de sistemas com vários planetas em torno da mesma estrela é particularmente interessante, uma vez que eles interagem entre si e permitem determinar mais propriedades sobre o sistema”, sublinha ainda a universidade.

Quando existe um único planeta em torno da estrela, ele tem um período orbital bem definido, que não varia com o tempo.

Sempre que o planeta passa em frente da estrela, podemos detectar uma pequena diminuição na luz desta, fenómeno apelidado de trânsito planetário. “Os trânsitos ocorrem em intervalos de tempo regulares, permitindo que o período orbital do planeta seja medido com bastante precisão”, explicam, citados no comunicado, os autores do estudo, liderado pelo Instituto de Astrofísica de Paris, em França.

“Se a estrela hospedar um segundo planeta, as interacções gravitacionais entre os dois planetas originam pequenas modificações das suas órbitas” e, como consequência, “os trânsitos planetários ocorrem um pouco adiantados ou atrasados entre duas passagens em frente da estrela, um fenómeno chamado de ‘variações do tempo de trânsito’”, acrescentam.

Embora previstas do ponto de vista teórico, as variações do tempo de trânsito permaneceram sem ser observadas durante muito tempo, apesar de inúmeras pesquisas com telescópios terrestres.

Na maioria dos casos, “as interacções gravitacionais levam a variações do tempo de trânsito de apenas alguns segundos ou menos, que são muito difíceis de detectar”. O telescópio espacial Kepler foi o primeiro a conseguir medi-las num sistema planetário, em 2010. Seguiram-se outras medições, mas sempre através de telescópios espaciais como aquele.

A observação de variações do tempo de trânsito exige instrumentos muito precisos e simultaneamente planetas de grande massa que se encontrem em órbitas relativamente próximas.

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Nesta descoberta, Alexandre Correia, investigador do Centro de Física da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, esteve envolvido na análise das interacções entre os planetas. “Verificámos com simulações numéricas que o sistema é estável até inclinações de 35 graus, e que as variações do tempo de trânsito observadas estão de acordo com o que seria de esperar para este tipo de sistema”, relata o cientista.

O sistema planetário WASP-148 agora encontrado “foi descoberto usando unicamente telescópios terrestres”, salienta a equipa de investigadores. “O primeiro planeta, com uma massa semelhante a Saturno e um período orbital de apenas cerca de nove dias, foi observado pela primeira vez pelo instrumento SuperWASP, instalado no Observatório Roque de los Muchachos em La Palma, nas Ilhas Canárias, Espanha.”

A partir de 2014, a estrela foi igualmente observada com o espectrógrafo de alta resolução SOPHIE, instalado no Observatório de Haute-Provence, em França, que mede as variações na velocidade da estrela.

A combinação destas observações levou à conclusão de que a estrela WASP-148 hospeda um segundo planeta, igualmente com uma massa semelhante a Saturno e um período orbital de cerca 35 dias. Ao contrário do primeiro planeta que demora nove dias a completar uma órbita à estrela, o segundo planeta que demora 35 dias não transita em frente da estrela.

“Isto deve-se ao facto de os dois planos orbitais serem diferentes. Não é possível ainda saber exactamente qual a inclinação entre as duas órbitas, mas simulações em computador sobre o sistema WASP-148 mostram que, para o sistema permanecer estável, a inclinação poderá ser no máximo 35 graus”, esclarece Alexandre Correia.

“As interacções gravitacionais entre os planetas são amplificadas por um fenómeno conhecido por ressonância. Como as massas dos planetas são elevadas, este sistema é o candidato ideal para observar as variações do tempo de trânsito a partir da Terra”, explica a universidade. Usando pequenos telescópios localizados nas Ilhas Canárias e em França, verificou-se que os trânsitos ocorrem com um quarto de hora de atraso ou de avanço.

O resultado desta investigação, salientam os investigadores, constitui a “primeira detecção de variações do tempo de trânsito a partir da superfície da Terra, obtida através de mais de dez anos de observações”.

Nos próximos meses e anos, “o sistema WASP-148 será objecto de numerosos estudos teóricos e observações adicionais, o que permitirá melhorar as medições das suas propriedades e melhor compreender a sua estrutura e evolução”, sublinha-se, acrescentando-se que sistema será observado em breve pelo telescópio espacial TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), da NASA. “Com muito mais precisão que as efectuadas na Terra, [essas ​observações] irão medir nove trânsitos consecutivos do planeta a nove dias, o que permitirá determinar a inclinação entre as duas órbitas.”