Pesquisa revela órbitas inclinadas em sistema planetário próximo

Dois objetos massivos que orbitam a estrela Upsilon Andromedae estão bem desalinhados, o que muda o conceito de modelagem da dinâmica de sistemas extrassolares

O sistema planetário de Upsilon Andromedae parece ser muito diferente de nosso Sistema Solar, no qual todos os planetas seguem o mesmo plano orbital

(Scientific American Brasil) Quanto mais aprendemos sobre os sistemas planetários espalhados pela galáxia, mais nosso Sistema Solar parecer ser único. Um grupo de pesquisa mediu a inclinação orbital de dois grandes objetos circulando a estrela Upsilon Andromedae, a cerca de 44 anos-luz da Terra, e descobriu que as duas órbitas estão desalinhadas em cerca de 30 graus. Em comparação, os planetas de nosso Sistema Solar – especialmente os mais massivos – ficam próximos de um plano orbital comum. Os pesquisadores anunciaram sua descoberta, publicada no volume de 1º de junho do Astrophysical Journal, na reunião semestral da American Astronomical Society realizada recentemente em Miami.

“É a primeira vez que medimos a inclinação de múltiplos planetas em um sistema que não é plano”, afirmou Barbara McArthur, principal autora do estudo e cientista pesquisadora da University of Texas, em Austin.

O sistema Upsilon Andromedae contém pelo menos três planetas, o primeiro e menor deles descoberto em 1996. Quando o segundo e o terceiro planetas, mais massivos, foram encontrados, em 1999, a Upsilon Andromedae se tornou a primeira estrela conhecida semelhante ao Sol a ter um sistema multiplanetário. Foram as órbitas desses dois objetos, que circundam a estrela a distâncias maiores do que sua contraparte menor, que McArthur e seus colegas conseguiram medir na nova pesquisa. O grupo de McArthur adicionou uma grande quantidade de dados de observatórios terrestres a medições astrométricas precisas feitas pelo Telescópio Espacial Hubble. Os instrumentos de astrometria do Hubble rastreiam a posição de uma estrela no céu e são sensíveis o suficiente para detectar a deflexão de uma estrela induzida pelo arraste gravitacional dos planetas que a orbitam.

Quando combinada com medições de velocidade radial terrestre, que determinam o quanto o mesmo movimento orbital puxa a estrela para perto e para longe da Terra, a astrometria produz uma imagem bastante completa dos parâmetros físicos e orbitais de um objeto. Nesse caso, as medições astrométricas dos dois objetos garantiram algumas surpresas: por exemplo, o que se pensava ser o maior dos dois planetas, apareceu menos massivo que seu vizinho. E o que se pensava ser o menor planeta acabou sendo tão massivo que, por uma definição exclusivamente baseada em sua massa, foi classificado como um tipo de estrela falha conhecida como anã marrom. McArthur disse que prefere pensar esse planeta como um “super Júpiter”, porque é muito provável que ele tenha se formado como planeta, não como estrela.

Mas talvez a maior surpresa seja como esse detalhado estudo de um sistema planetário revelou o mesmo tipo de diversidade em estruturas de grande-escala que os astrônomos têm encontrado entre planetas individuais. “Estou aqui para lhes dizer que não estamos mais no Kansas, pelo menos no que se refere a sistemas planetários”, afirmou McArthur. A implicação disso é que ao modelar a dinâmica de sistemas planetários extrassolares, astrônomos e cientistas planetários não podem mais assumir que as órbitas de múltiplos planetas compartilhem um mesmo plano.

McArthur disse que o sistema Upsilon Andromedae pode ter começado parecido com nosso Sistema Solar, apenas para ser despedaçado por uma variedade de mecanismos. A ejeção dinâmica de um antigo planeta do sistema pode ter certo efeito, assim como a aproximação da companheira da estrela do sistema binário, Upsilon Andromedae B. Além disso, colisões entre protoplanetas no início da formação do sistema podem ter mandado um ou mais objetos para fora de sua órbita original.

O astrofísico Philip Armitage da University of Colorado, em Boulder, que não contribuiu para a nova pesquisa, observou que os planetas inclinados individualmente já haviam sido encontrados antes, mas sua inclinação só havia sido aferida em relação ao eixo de rotação de sua estrela-mãe, não em relação a nenhum dos outros planetas. A descoberta de objetos desalinhados possivelmente resultantes de colisões e ejeções no sistema Upsilon Andromedae, comentou ele, apoia a teoria de que “sistemas planetários em formação são frequentemente superpopulosos, se me permite a expressão”.

Fritz Benedict, um dos coautores do estudo e colega de McArthur na University of Texas, disse que apesar de não haver muito mais sistemas planetários conhecidos próximos o suficiente para o Hubble examinar astrometricamente, observando todos eles os astrônomos podem ter uma ideia melhor de quão único é nosso Sistema Solar. “Estamos trabalhando em mais quatro e esses são os únicos que têm uma chance com o Hubble”, avaliou Benedict. Com a adição do Sistema Solar, e agora do Upsilon Andromedae, temos seis sistemas planetários cujas inclinações orbitais podem teoricamente ser medidas e Benedict disse que os dados sobre o resto do grupo podem estar disponíveis dentro de um ano e meio.