Os astrônomos estão relatando hoje a descoberta de uma saída de inclinação do sistema planetário, onde as órbitas de dois planetas estão em um ângulo íngreme de um dos pés ao outro. Esta descoberta surpreendente irá impactar as teorias de como os sistemas multiplanetários evoluem, e mostra que alguns eventos violentos podem perturbar as órbitas dos planetas após a formação de um sistema planetário, dizem os pesquisadores.
“As descobertas significam que os estudos futuros de sistemas exoplanetários serão bem mais complicados. Os astrônomos não podem mais assumir que todos os planetas orbitam sua estrela mãe em um único plano”, diz Barbara McArthur da TheUniversity of Texas no Observatório McDonald de Austin.
McArthur e sua equipe usaram dados do Telescópio Espacial Hubble, o Telescópio Hobby-Eberly, e outros telescópios terrestres combinados com extensa modelagem para desvendar um deslizamento de terra de informações sobre o sistema planetário em torno da estrela próxima Upsilon Andromedae.
McArthur relatou estas descobertas numa conferência de imprensa hoje na216ª reunião da American Astronomical Society em Miami, juntamente com o seu colaborador Fritz Benedict, também do Observatório McDonald, e a membro da equipa Rory Barnes da Universidade de Washington. O trabalho também será publicado na edição de 1 de junho do Astrophysical Journal.
Há pouco mais de uma década, os astrônomos sabem que três planetas do tipo Júpiter orbitam a estrela branca-amarela Upsilon Andromedae. Similar ao nosso Sol em suas propriedades, o Upsilon Andromedae está localizado a cerca de 44 anos-luz de vôo. É um pouco mais jovem, mais maciço e mais brilhante que o Sol.
Combinando tipos de dados fundamentalmente diferentes, mas complementares, de telescópios Hubble e terrestres, a equipe de McArthur determinou as massas exatas de dois dos três planetas conhecidos, Upsilon Andromedae c andd. Muito mais surpreendente, no entanto, é a descoberta deles de que nem todos os planetas orbit esta estrela no mesmo plano. As órbitas dos planetas c e d estão inclinadas em 30 graus em relação um ao outro. Esta pesquisa marca a primeira vez que a “inclinação mútua” de dois planetas orbitando uma outra estrela foi medida. E, a equipe descobriu pistas de que à distância do quarto planeta, e, orbita a estrela muito mais distante.
“Muito provavelmente o Upsilon Andromedae teve o mesmo processo de formação que o sistema solar ourown, embora poderia ter havido diferenças na formação tardia que semeou esta evolução divergente”, disse McArthur. “A premissa da evolução planetária até agora tem sido que os sistemas planetários se formam no disco e permanecem relativamente co-planares, como o nosso próprio sistema, mas agora medimos um ângulo significativo entre esses planetas que indica que isso nem sempre é o caso”

Até agora a sabedoria convencional tem sido que uma grande nuvem de gases colapsam para formar uma estrela, e os planetas são um subproduto natural de material restante que forma um disco. Em nosso sistema solar, há afóssil desse evento de criação porque todos os oito maiores planetas ou planetasorbit em quase o mesmo plano. Os planetas anões mais externos como Plutão em órbitas inclinadas, mas estes foram modificados pela gravidade de Netuno e não estão embutidos no campo gravitacional do Sol.
Cenários gravitacionais diferentes poderiam ser responsáveis por essas órbitas de inclinação surpreendente em Upsilon Andromedae. “Possibilidades – incluindo interações que ocorrem da migração interna de planetas, a rejeição de outros planetas do sistema através da dispersão de planetas, ou a ruptura da estrela companheira binária da estrela mãe,Upsilon Andromedae B”, disse McArthur.
Barnes, um especialista em dinâmica de sistemas planetários extra-solares, acrescentou, “Nossa análise dinâmica mostra que as órbitas inclinadas provavelmente resultaram da ejeção de um membro original do sistema planetário. No entanto, não sabemos se o companheiro estelar distante forçou essa ejeção, ou se o próprio sistema planetário se formou de tal forma que alguns planetas originais foram ejetados”. Além disso, descobrimos que a configuração therevised ainda se encontra mesmo no precipício da instabilidade:Os planetas puxam-se tão fortemente uns aos outros que são quase capazes de se atirarem uns aos outros para fora do sistema”
Os dois tipos diferentes de dados combinados nesta pesquisa foram a esastrometria do Telescópio Espacial Hubble e a velocidade radial dos telescópios baseados no solo.
Astrometria é a medição das posições e movimentos dos corpos celestes. O grupo de McArthur utilizou um dos Sensores de Orientação Fina (FGSs) no telescópio Hubble para esta tarefa. Os FGSs são tão precisos que podem medir a largura de um quarto em Denver a partir do ponto de vista de Miami. Foi essa precisão que foi usada para rastrear o movimento da estrela no céu causado pelos planetas ao seu redor – e invisível -.
A velocidade radial faz medições do movimento da estrela no céu para frente e longe da Terra. Estas medições foram feitas durante um período de 14 anos usando telescópios terrestres, incluindo dois no McDonaldObservatório e outros no Lick, Haute-Provence, e WhippleObservatórios. A velocidade radial fornece uma longa linha de base de observações offoundation, que permitiu a menor duração, mas mais precisa e completa, observações de Hubble para melhor definir as orbitais.
O fato de que a equipe determinou as inclinações orbitais dos planetas cand permitiu-lhes calcular as massas exatas dos dois planetas. Então novas informações nos disseram que nossa visão sobre qual planeta é mais pesado tem que ser mudada. As massas mínimas anteriores para os planetas, dadas por estudos de radialvelocidade, colocam a massa mínima para o planeta c em 2 Jupiters e para o planet d em 4 Jupiters. As novas massas exatas, encontradas pela astrometria são14 Jupiters para o planeta c e 10 Jupiters para o planeta d.
“Os dados de Hubble mostram que a velocidade radial não é a história toda”, disse Benedict. “O fato de que os planetas realmente se viraram em massa foi muito bonito”.”
Os 14 anos de informação de velocidade radial compilados pela equipeuncobertos insinuam que um quarto planeta, de longo período, pode orbitar além dos três agora conhecidos. Existem apenas dicas sobre esse planeta porque é um sofá que o sinal que ele cria ainda não revela a curvatura de uma órbita. Outra peça que falta no quebra-cabeças é a inclinação do planeta mais longínquo, b, que exigiria astrometria de precisão 1.000 vezes maior que a de Hubble, uma meta alcançável por uma missão espacial otimizada para interferometria.
Os dados da equipe de Hubble também confirmaram o status de Upsilon Andromedae como estrela abinária. A estrela companheira é uma anã vermelha menos maciça e muchdimmer que o Sol.
“Nós não temos nenhuma idéia de qual é a sua órbita”, disse Benedict. “Poderia beber excêntrico. Talvez chegue muito perto de vez em quando. Pode demorar 10.000 anos.” Uma passagem tão próxima pela estrela secundária poderia perturbar gravemente as órbitas dos planetas.