Astrônomos encontram sistema planetário com quatro estrelas-mãe

A concepção artística mostra o sistema de Ari 30, que inclui quatro estrelas e um planeta. O planeta, um gigante gasoso, orbita a sua estrela primária (amarela) em cerca de um ano. A estrela principal, chamada 30 Ari B, tem uma companheira - a pequena estrela "anã vermelha" mostrada no canto superior esquerdo. Este par de estrelas está encurralado em uma órbita de longa distância com outro par de estrelas (superior direito), conhecidos como 30 Ari A. Pesquisadores usando instrumentos do Observatório Palomar, perto de San Diego, na Califórnia, descobriram recentemente a estrela vermelha na parte superior esquerda, aumentando o número total de estrelas conhecidas no sistema de três para quatro.

Os astrônomos descobriram o segundo caso conhecido de um planeta residente em um sistema estelar quádruplo. O planeta era conhecido antes, mas foi pensado para ter apenas três estrelas, não quatro. As descobertas ajudaram pesquisadores a entender como vários sistemas estelares podem influenciar o desenvolvimento e destino dos planetas.

 Embora os planetas do nosso sistema solar tenham apenas uma estrela - o Sol - outros planetas mais distantes, chamados exoplanetas, podem ser criados em famílias com duas ou mais estrelas. Os investigadores querem saber mais sobre as influências complexas de várias estrelas em planetas em dois novos estudos de caso: um planeta com três estrelas-mães e outro com quatro.

As descobertas foram feitas por meio de instrumentos instalados nos telescópios do Observatório Palomar, em San Diego: o sistema de óptica adaptativa Robo-AO, desenvolvido pelo Centro Inter-Universitário de Astronomia e Astrofísica da Índia e do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, e da PALM -3000 (sistema de óptica adaptativa), desenvolvido pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, e pela Caltech.

Esta é apenas a segunda vez que um planeta foi identificado em um sistema estelar quádruplo. O primeiro planeta de quatro estrelas, KIC 4862625, foi descoberto em 2013 por cientistas, usando dados públicos da missão Kepler da NASA. O planeta era conhecido antes, mas pensava-se ter apenas três estrelas, não quatro. 

A mais recente descoberta sugere que planetas em sistemas estelares quádruplos podem ser menos raros do que se pensava. Na verdade, a pesquisa recente mostrou que este tipo de sistema de estrelas, que geralmente consiste de dois pares de estrelas gêmeas lentamente circulando uns aos outros a grandes distâncias, é em si mais comum do que se acreditava anteriormente.

"Cerca de quatro por cento do tipo solar, estrelas estão em sistemas de quádruplos, o que é acima das estimativas anteriores porque as técnicas de observação estão constantemente melhorando", disse o co-autor do projeto, Andrei Tokovinin do Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile.

O sistema planetário de quatro estrelas recém-descoberto, chamado 30 Ari, situa-se a 136 anos-luz de distância na constelação de Áries. O Planeta gasoso do sistema é enorme, com 10 vezes a massa de Júpiter, e orbita sua estrela a cada 335 dias. A estrela primária tem uma estrela parceira relativamente próxima, na qual o planeta não orbita. Este par, por sua vez, está bloqueado em uma órbita de longa distância com outro par de estrelas sobre 1.670 unidades astronômicas de distância (uma unidade astronômica é a distância entre a Terra e o Sol). Os astrônomos pensam que é altamente improvável que este planeta, ou algumas luas que o pudessem circular, poderia sustentar a vida.

Se fosse possível ver o céu deste mundo, as quatro estrelas-mãe seriam parecidas com um pequeno sol e duas estrelas muito brilhantes que seriam visíveis à luz do dia. Uma dessas estrelas, se viríamos com um grande telescópio, seria como um sistema binário visual, ou duas estrelas que orbitam entre si.

Nos últimos anos, dezenas de planetas com duas ou três estrelas-mãe foram encontrados, incluindo aqueles com "Tatooine", que lembra os filmes de Star Wars. Encontrar planetas com várias mães é muito surpreendente, considerando-se que estrelas binárias são mais comuns em nossa galáxia do que as estrelas individuais.

"Os sistemas de estrelas vêm em formas diversas. Não pode haver estrelas individuais, estrelas binárias, estrelas triplas, até mesmo sistemas estelares quintuplicam", disse Lewis Roberts do JPL, principal autor dos novos resultados que aparecem na revista Astronomical Journal. "É incrível a maneira que a natureza coloca essas coisas juntos."

Roberts e seus colegas querem entender os efeitos que várias estrelas-mãe podem ter em seus planetas jovens em desenvolvimento. A evidência sugere que os companheiros estelares podem influenciar o destino de planetas, alterando as órbitas dos planetas e até mesmo provocando que os planetas sejam mais maciços. Por exemplo, os "Júpiterianos quentes" - planetas em torno da massa de Júpiter que chicoteiam de perto em torno de suas estrelas em poucos dias - pode ser cutucados suavemente mais perto de sua estrela-mãe principal pela "mão" gravitacional de um companheiro estelar.

No novo estudo, os pesquisadores descrevem como usar o sistema de Robo-AO automatizado no Observatório Palomar para varrer os céus da noite, em busca de centenas de estrelas a cada noite por sinais de companheiros estelares. Eles descobriram dois candidatos hospedagem exoplanetas: o sistema de quatro estrelas, 30 de Ari, e um sistema planetário triplo-estrela chamada HD 2638. Os resultados foram confirmados usando o instrumento PALM-3000 com resolução superior, também no Observatório Palomar.

O novo planeta com um trio de estrelas é um Júpiter quente que orbita a sua estrela principal força, completando uma volta a cada três dias. Os cientistas já sabiam que esta estrela principal estava trancada em um tango gravitacional com outra estrela, cerca de 0,7 anos-luz de distância, ou 44.000 unidades astronômicas.  A mais recente descoberta é de uma terceira estrela no sistema, que orbita a estrela principal de uma distância de 28 unidades astronômicas - perto o suficiente para ter influenciado o desenvolvimento quente de Júpiter e da órbita final.

"Esse resultado reforça a ligação entre vários sistemas estelares e planetas maciços", disse Roberts.

No caso de Ari 30, a descoberta trouxe o número de estrelas conhecidas no sistema de três para quatro. A quarta estrela fica a uma distância de 23 unidades astronômicas do planeta. Enquanto a companheira estelar e seu planeta estão mais próximos entre si do que os do sistema HD 2638, a estrela recém-descoberta parece não ter afetado a órbita do planeta. A razão exata para isso é incerta, uma vez que a equipe planeja novas observações para entender melhor a órbita da estrela e sua dinâmica familiar complicada.

NASA