Encontradas duas famílias de cometas em torno de estrela próxima

 Esta concepção artística mostra exocometas orbitando a estrela Beta Pictoris. Astrônomos analisaram observações de quase 500 cometas individuais, obtidas com o instrumento HARPS, no Observatório de La Silla do ESO, e descobriram duas famílias distintas de exocometas em torno desta estrela jovem. A primeira consiste em exocometas velhos que realizaram várias passagens próximas da estrela. A segunda família, que mostramos nesta ilustração, consiste em exocometas mais jovens que se deslocam na mesma órbita e que se formaram provavelmente da recente destruição de um ou mais objetos maiores. Crédito: © ESO/L. Calçada

 O instrumento HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher), em operação no Observatório de La Silla do ESO, no Chile, foi utilizado no censo mais completo registrado até hoje de cometas em torno de outra estrela.

 Uma equipe de astrônomos franceses estudou quase 500 cometas individuais que orbitam a estrela Beta Pictoris e descobriram que estes objetos pertencem a duas famílias distintas de exocometas: exocometas velhos que realizaram várias passagens próximas da estrela e exocometas mais jovens que se formaram provavelmente da recente destruição de um ou mais objetos maiores.

 Beta Pictoris é uma estrela jovem situada a cerca de 63 anos-luz de distância do Sol. Tem apenas 20 milhões de anos de idade e encontra-se rodeada por um disco de material enorme — um sistema planetário jovem muito ativo onde o gás e a poeira são produzidos tanto pela evaporação de cometas como pela colisão de asteroides.

 Esta imagem representa o meio circundante da estrela Beta Pictoris observado no infravermelho. Este meio circundante muito tênue apenas é revelado após a subtração extremamente cuidada do halo mais brilhante da estrela. A região mais exterior mostra a radiação refletida no disco de poeira, observada em 1996 com o instrumento ADONIS montado no telescópio de 3,6 metros do ESO; a região interior é a parte mais interna do sistema, observada a 3,6 mícrons com o instrumento NACO do Very Large Telescope (VLT). A fonte recentemente detectada é cerca de 100 vezes mais tênue do que Beta Pictoris, encontra-se alinhada com o disco e situa-se a uma distância projetada de oito vezes a distância da Terra ao Sol, o que corresponde a 0,44 segundos de arco no céu, ou ao ângulo obtido por uma moeda de 1 Real observada a uma distância cerca de 10 quilômetros. Uma vez que o planeta é ainda muito jovem e muito quente, com uma temperatura cerca de 1.200 graus Celsius. Ambas as partes que compõem a imagem foram obtidas com telescópios do ESO equipados com óptica adaptativa. Crédito: © ESO/A.-M. Lagrange et al.

 Flavien Kiefer (IAP/CNRS/UPMC), autor principal do novo estudo explica: “Beta Pictoris é um alvo muito interessante!”. “Observações detalhadas dos seus exocometas fornecem pistas que nos ajudam a compreender que processos ocorrem neste tipo de jovens sistemas planetários”.

 Durante quase 30 anos, os astrônomos observaram variações sutis na radiação emitida por Beta Pictoris, que se pensava serem ocasionadas pela passagem de cometas em frente da própria estrela. Os cometas são corpos pequenos — com alguns quilômetros de tamanho — ricos em gelo que se evapora quando o corpo se aproxima da estrela, produzindo enormes caudas de gás e poeira, que podem absorver radiação que passa através delas.

 A fraca luz emitida pelos exocometas é ofuscada pela radiação da brilhante estrela e por isso não se conseguem obter imagens diretas destes objetos a partir da Terra. Para estudar os exocometas de Beta Pictoris, a equipe analisou mais de 1.000 observações obtidas entre 2003 e 2011 com o instrumento HARPS, montado no telescópio de 3,6 metros do ESO.

 Astrônomos conseguiram pela primeira vez seguir diretamente o movimento de um exoplaneta à medida que este se desloca para o outro lado da sua estrela. O planeta apresenta a menor órbita observada até agora em imagens destes objetos, encontrando-se bastante próximo da sua estrela hospedeira como Saturno está do Sol. A equipe de astrônomos usou o instrumento NAOS-CONICA (ou NACO), montado num dos Telescópios Principais de 8,2 metros do Very Large Telescope do ESO, para estudar o meio circundante da estrela Beta Pictoris em 2003, 2008 e 2009. Em 2003 foi observada uma fonte tênue no interior do disco, mas não foi possível excluir a possibilidade de se tratar duma estrela de fundo. Em imagens novas, obtidas em 2008 e na primavera de 2009, a fonte tinha desaparecido! As observações mais recentes, obtidas no outono de 2009, revelaram o objeto do outro lado do disco depois de ter estado escondido ou por trás deste ou em frente à estrela. Este fato confirmou que a fonte se tratava realmente de um exoplaneta a orbitar a sua estrela hospedeira. Deu também indicações sobre o tamanho da órbita em torno da estrela. A imagem mostra no exterior, a radiação refletida no disco de poeira observada em 1996 com o instrumento ADONIS montado no telescópio de 3,6 metros do ESO. A parte central mostra as observações do planeta obtidas em 2003 e no outono de 2009 com o instrumento NACO. Está também assinalada a possível órbita do planeta, apesar do ângulo de inclinação ter sido exagerado. Crédito: © ESO/A.-M. Lagrange

 Os investigadores selecionaram uma amostra de 493 exocometas diferentes. Alguns deles foram observados por diversas vezes e durante algumas horas. Uma análise detalhada permitiu obter medições da velocidade e tamanho das nuvens de gás. Foram também deduzidas algumas das propriedades orbitais de cada um dos cometas, como a forma e orientação da sua trajetória e distância da estrela. Este tipo de análise efetuada em várias centenas de exocometas pertencentes a um único sistema exoplanetário.

 O trabalho revelou a presença de dois tipos distintos de famílias de exocometas: uma família de exocometas cujas suas órbitas são controladas por um planeta de grande massa e outra família, provavelmente originada pela destruição recente de um ou mais objetos maiores. Diferentes famílias de cometas existem igualmente no Sistema Solar.

 Os exocometas da primeira família apresentam uma variedade de órbitas e mostram uma atividade relativamente fraca com baixas taxas de produção de gás e poeira, o que sugere que estes cometas gastaram seu conteúdo em gelo durante múltiplas passagens perto de Beta Pictoris.

 Com apenas 12 milhões de anos de idade, ou menos de três milionésimos da idade do Sol, Beta Pictoris tem 75% mais massa que a nossa estrela progenitora. Situa-se a cerca de 60 anos-luz de distância na direção da Constelação do Pintor e é um dos melhores exemplos de uma estrela rodeada por um disco de poeira. Observações anteriores mostraram uma deformação no disco, um disco secundário inclinado com cometas atraídos pela estrela, sinais no qual, sugerem fortemente a presença de um planeta de grande massa. Observações obtidas com o instrumento NACO, montado no Very Large Telescope do ESO, em 2003, 2008 e 2009, mostraram a presença de um planeta em torno de Beta Pictoris, situado a uma distância entre 8 a 15 vezes a distância entre a Terra e o Sol — as chamadas Unidades Astronômicas (UA) — o que corresponde a aproximadamente a distância de Saturno ao Sol. O planeta tem uma massa cerca de nove vezes a massa de Júpiter, possuindo a massa e localização certas para explicar a deformação das partes internas do disco. Esta imagem foi criada a partir de dados do Digitized Sky Survey 2 e mostra uma região de aproximadamente 1,7 por 2,3 graus em torno de Beta Pictoris. Crédito: © ESO/Digitized Sky Survey 2

 Os exocometas da segunda família encontram-se muito mais ativos e deslocam-se em órbitas quase idênticas, o que sugere que os membros desta família têm todos a mesma origem: provavelmente a destruição de um objeto maior cujos fragmentos se encontram numa órbita rasante da estrela Beta Pictoris.

 Flavien Kiefer conclui: “Esta é a primeira vez que um estudo estatístico determina à física e órbitas de um grande número de exocometas”. “Este trabalho dá-nos um olhar fantástico sobre os mecanismos que estavam presentes no Sistema Solar logo após a sua formação, há cerca de 4,5 bilhões de anos atrás”.

 Um planeta gigante, Beta Pictoris B, foi descoberto em órbita a cerca de um bilhão de quilômetros da estrela e estudado através de imagens de alta resolução obtidas com ótica adaptativa. Mais ainda, as órbitas destes cometas (excentricidade e orientação) são exatamente as previstas para cometas capturados em ressonância orbital com um planeta de massa elevada.

 Esta sequência de vídeo baseia-se numa concepção artística de exocometas a orbitar a estrela Beta Pictoris. Astrônomos analisaram observações de quase 500 cometas individuais, obtidas com o instrumento HARPS, no Observatório de La Silla do ESO, e descobriram duas famílias distintas de exocometas em torno desta estrela jovem. A primeira consiste em exocometas velhos que realizaram várias passagens próximas da estrela. A segunda família, que mostramos nesta animação, consiste em exocometas mais jovens que se deslocam na mesma órbita e que se formaram provavelmente da recente destruição de um ou mais objetos maiores. Crédito: © ESO/L. Calçada/N. Risinger (skysurvey.org)

 As propriedades dos cometas da primeira família mostram que este planeta em ressonância deve estar a cerca de 700 milhões de quilômetros da estrela — perto do local onde o planeta Beta Pictoris B foi descoberto. O que os torna semelhantes aos cometas da família Kreutz do Sistema Solar, ou aos fragmentos do Cometa Shoemaker-Levy 9, que chocou com o planeta Júpiter em julho de 1994.

Artigo científico:

‣ Fonte: European Southern Observatory (ESO)