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Sistema gigante de anéis em torno de J1407B muito maior e maciço que Saturno


Impressão artística do sistema de anéis que rodeia o jovem exoplaneta ou anã castanha J1407b. A imagem mostra os anéis a eclipsarem a jovem estrela J1407.
Crédito: Ron Miller

Astrônomos do Observatório de Leiden, na Holanda, e da Universidade de Rochester, EUA, descobriram que o sistema de anéis que vêm eclipsar a estrela jovem J1407, muito parecida com o Sol, tem proporções enormes, muito maior e massivo que o sistema de anéis de Saturno. O sistema de anéis - o primeiro do género encontrado fora do nosso Sistema Solar - foi descoberto em 2012 por uma equipa liderada por Eric Mamajek da Universidade de Rochester.

Uma nova análise dos dados, liderada por Matthew Kenworthy de Leiden, mostra que o sistema de anéis é composto por mais de 30 anéis, cada um com dezenas de milhões de quilômetros em diâmetro. Além disso, encontraram lacunas nos anéis, o que indica a possibilidade de formação de satélites (exoluas). Os resultados foram aceites para publicação na revista The Astrophysical Journal.

"Os detalhes que vemos na curva de luz são incríveis. O eclipse durou várias semanas, mas conseguimos ver mudanças rápidas em escalas de tempo na ordem das dezenas de minutos, como resultado de estruturas finas nos anéis," afirma Kenworthy. "A estrela está demasiado longe para observarmos os anéis diretamente, mas nós podemos fazer um modelo detalhado com base nas rápidas variações de brilho na luz da estrela que passa pelo sistema de anéis. Se pudéssemos substituir os anéis de Saturno com o sistema de anéis em redor de J1407b, eram facilmente visíveis à noite e muitas vezes maior do que a Lua Cheia."

"Este planeta é muito maior que Júpiter ou Saturno e o seu sistema de anéis é cerca de 200 vezes maior do que os anéis de Saturno," afirma o coautor Mamajek, professor de física e astronomia na Universidade de Rochester. "Podemos pensar nele como uma espécie de super-Saturno."

Os astrônomos analisaram dados do projeto SuperWASP - um estudo que tem como objetivo detetar gigantes gasosos que se movem em frente da sua estrela-mãe. Em 2012, Mamajek e colegas da Universidade de Rochester anunciaram a descoberta da jovem estrela J1407 e de eclipses invulgares, e sugeriram que eram provocados por um disco que formava luas em torno de um planeta gigante jovem ou de uma anã castanha.

Num terceiro estudo, mais recente, também liderado por Kenworthy, usaram óticas adaptativas e espectroscopia de Doppler para estimar a massa do objeto com anéis. As conclusões a que chegaram, com base nesse e em estudos anteriores do interessante sistema de J1407, é que o companheiro é provavelmente um gigante gasoso - ainda não observado - com um sistema gigantesco de anéis responsável pela diminuição repetida no brilho de J1407.


Os anéis em torno de J1704b são tão grandes que se fossem colocados em torno de Saturno, podíamos vê-los a luz do dia. Na imagem, os anéis são vistos nos céus de Leiden, por cima do antigo observatório.
Crédito: M. Kenworthy/Leiden

A curva de luz diz aos astrônomos que o diâmetro do sistema de anéis mede quase 120 milhões de quilômetros, mais de duzentas vezes o tamanho dos anéis de Saturno. O sistema de anéis provavelmente contém mais ou menos o valor da massa da Terra em partículas de poeira.

Mamajek coloca em contexto a quantidade de material nestes discos e anéis. "Se moêssemos as quatro grandes luas de Galileu em poeira e gelo e espalhássemos o material sobre as suas órbitas num anel em redor do planeta [Júpiter], o anel seria tão opaco à luz que um observador distante que observasse o anel a passar em frente do Sol veria um eclipse muito profundo e com a duração de vários dias," comenta Mamajek. "No caso de J1407, vemos que os anéis bloqueiam praticamente 95% da luz desta jovem estrela semelhante ao Sol durante dias, por isso existe aí muito material para formar satélites."

Nos dados, os astrônomos descobriram pelo menos uma lacuna limpa na estrutura de anéis, mais claramente definida no novo modelo. "Uma explicação óbvia é que um satélite formou e esculpiu esta divisão," afirma Kenworthy. "A massa do satélite pode situar-se entre a massa da Terra e a massa de Marte. O satélite poderá ter um período orbital de aproximadamente dois anos em redor de J1407b."

Os astrônomos esperam que os anéis se tornem mais finos nos próximos milhões de anos e eventualmente desapareçam à medida que formam satélites a partir do material nos discos.

"A comunidade de ciência planetária teoriza há décadas que planetas como Júpiter e Saturno teriam tido, num estágio inicial, discos em torno deles que, em seguida, levaram à formação de satélites," explica Mamajek. "No entanto, até à descoberta deste objeto em 2012, ninguém tinha visto um tal sistema de anéis. Este é o primeiro retrato da formação de satélites a escalas de milhões de quilômetros em torno de um objeto subestelar."


Representação do eclipse da estrela J1704 pelo sistema de anéis da sua companheira. O percurso da estrela é assinalado pela linha verde. O gráfico mostra a variação da intensidade do brilho estelar durante este evento.
Crédito: M. Kenworthy, E. Mamajek

Os astrônomos estimam que o exoplaneta com anéis, J1407b, tem um período orbital de aproximadamente uma década. A massa de J1407b tem sido difícil de determinar, mas é provável que se situe entre as 10 e 40 massas de Júpiter.

Os investigadores incentivam os astrônomos amadores a acompanhar J1407, o que ajudaria a detetar o próximo eclipse dos anéis e a restringir o período e massa do companheiro planetário. As observações de J1407 podem ser relatadas à Associação Americana de Observadores de Estrelas Variáveis (AAVSO). Entretanto, os astrônomos estão estudando outros levantamentos fotométricos à procura de eclipses provocados por sistemas de anéis ainda por descobrir.

Kenworthy acrescenta que a descoberta de eclipses por outros objetos como o planeta J1407b "é, durante o futuro próximo, o único método viável que possuímos para observar as condições primitivas da formação de satélites. Os eclipses de J1407 vão permitir-nos estudar as propriedades físicas e químicas dos discos circumplanetários que formam satélites."



FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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