Sistema de seis exoplanetas desafia teorias de formação planetária

Imagem artística do sistema exoplanetário TOI-178. (Crédito: ESO/L. Calçada/spaceengine.org)

Recorrendo a vários telescópios um equipa de astrónomos descobriu um sistema com seis exoplanetas, cinco dos quais estão presos numa dança rítmica rara em torno da sua estrela central. No entanto, os seus tamanhos e massas põe em causa as atuais teorias de formação planetária.

Este resultado fantástico demonstra o potencial do espectrógrafo ESPRESSO e da missão espacial CHEOPS para descobrir e caracterizar novos mundos. O IA tem uma participação de liderança em ambos os projetos, estando assim na vanguarda destas descobertas”.
Nuno Cardoso Santos (IA & Dep. de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da UPorto)

Uma equipa internacional, que inclui vários investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), descobriu um sistema com seis exoplanetas, cinco dos quais estão presos numa dança rítmica rara em torno da sua estrela central. Para tal, recorreram a vários telescópios e instrumentos, incluindo o espectrógrafo ESPRESSO no Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO) e a missão espacial CHEOPS da Agência Espacial Europeia (ESA).

Susana Barros (IA & UPorto) comenta que: “A descoberta foi muito excitante porque só estávamos à espera de 3 planetas e as nossas observações revelaram 6 planetas numa configuração especial.”

O cinco exoplanetas do sistema TOI-178 encontram-se em ressonância, ou seja, há padrões que se repetem conforme os planetas orbitam em torno da estrela, com alguns planetas a alinharem-se entre si ao fim de algumas órbitas. Seguem uma complexa cadeia de ressonância de 8:9:6:4:3, ou seja, enquanto o segundo planeta a contar da estrela (o primeiro na cadeia de ressonância) completa 18 órbitas, o terceiro planeta a contar da estrela (o segundo da cadeia) completa 9 órbitas e assim por diante. Esta é uma das mais longas cadeias de ressonância descobertas até à data num sistema de planetas.

Para Sérgio Sousa (IA & UPorto): “Além da sincronização da órbitas dos planetas, que pode ser explicada pela dinâmica e evolução orbital, fomos também capazes de combinar observações do CHEOPS, para fazer medições precisas do tamanho destes planetas, com dados do ESPRESSO, para conseguir medir a massa dos planetas. Conseguimos assim estimar a densidade dos planetas e assim perceber que se tratam de planetas terrestres, gasosos e mistos. Este sistema é por isso muito interessante, pois apresenta uma variedade grande de densidades.

Infografia sobre o Sistema TOI-178.
(Crédito: ESA/Cheops Mission consortium/A. Leleu et al.)

A equipa determinou que o planeta mais interior é o mais rápido e completa uma órbita em apenas alguns dias, enquanto o mais lento demora cerca de dez vezes mais. Já os diâmetros dos seis planetas vão desde o tamanho da Terra até cerca de três vezes maiores, mas as suas massas têm entre 1,5 e 30 vezes a massa da Terra, por isso, alguns dos planetas são Super-Terras (rochosos, mas maiores do que o nosso planeta), enquanto outros são Mini-Neptunos.

Assim, as densidades não seguem um padrão tão bem organizado como as órbitas, com a dispersão do tipo de planetas a aparecer numa ordem bem diferente da do sistema solar. Sousa acrescenta: “Aqui temos um pouco de mistura de planetas do tipo terrestre, mas todos mais próximos da estrela do que no nosso sistema solar. Do ponto de vista de teorias de formação, é mais difícil explicar o que pode ter acontecido para que a mesma nuvem de gás ,que formou esta estrela e os seus planetas, possa ter levado a uma diversidade e mistura não ordenada de densidades“.

Segundo Susana Barros: “Este sistema é um excelente laboratório para testar as teorias de formação de planetas, porque é um dos sistemas mais próximos de nós com mais planetas“. A equipa acredita que a complexa arquitetura  do sistema TOI-178 poderá fornecer pistas importantes sobre como é que os planetas, incluindo os do Sistema Solar, se formam e evoluem.