Gharib: a estrela está girando “para trás” – os astrônomos definem os sistemas de movimento oposto da estrela e dos planetas

O sistema planetário K2-290 é muito incomum, porque parece ser uma comunidade aleatória: as órbitas dos planetas são inclinadas 124 graus contra o equador estelar e a estrela gira na direção errada – sua rotação é oposta à dos dois planetas, conforme revelam novas observações. Este grave desalinhamento indica que o sistema estava desequilibrado antes da formação dos planetas.

Como estrelas e planetas se originam de uma nuvem comum de origem, eles geralmente estão na mesma direção: os planetas orbitam ao redor da estrela central na direção de sua rotação e são frequentemente paralelos ao equador estelar – este também é o caso no solar sistema. Mas há exceções a esta regra, incluindo exoplanetas que têm órbitas inclinadas ou fortemente inclinadas Órbitas retrógradas. Em seguida, eles giram na direção de rotação de sua estrela.

Perturbação mesmo antes da formação dos planetas?

Mas como esses sistemas turbulentos ocorrem? Mesmo agora, a ruptura entre uma estrela e um planeta tem sido atribuída principalmente aos efeitos destrutivos da gravidade. O planeta é jogado para fora de sua antiga órbita pelo impacto de outro planeta, mais pesado em ordem, ou pelo efeito perturbador de uma estrela que passa. Isso geralmente leva ao fato de que os corpos celestes individuais em tais sistemas “dançam fora da linha”.

O disco protoplanetário pode ser inclinado em torno de uma estrela interferindo com uma estrela companheira (vermelha). © Christopher Grohn

Em teoria, há outro cenário: mesmo antes da formação dos planetas, a interferência poderia separar a estrela e o disco planetário inicial um do outro. Gostar “Disco oblíquoAstrônomos descobriram em 2014 um jovem sistema estelar binário. Se os planetas aparecerem em tal sistema, eles estarão alinhados uns com os outros, mas se desviarão de seu alinhamento estelar.

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“O exemplo ideal para este cenário pode consistir em um sistema copoplano composto de vários planetas e uma estrela girando para trás”, explica Maria Horth da Universidade Aarhus e colegas. “Até agora, no entanto, nenhum exemplo específico deste tipo foi encontrado.”

Dois planetas e uma estrela

Mas agora há uma coisa: o sistema planetário K2-290 segue exatamente esse padrão. Há muito se sabe que a principal estrela semelhante ao Sol deste sistema estelar triplo tem dois planetas. O planeta interno K2-290b precisa de bons nove dias para uma única órbita e tem três vezes o raio da Terra – é um “sub-Netuno quente”. O exoplaneta K2-290c leva cerca de 48 dias para uma única órbita e, com cerca de 11 vezes o raio da Terra e 246 massas terrestres, está mais próximo de Júpiter.

Mas, até agora, não estava claro em quais direções os planetas estavam se movendo e como suas órbitas se alinhariam entre si e com a estrela. Hjorth e colegas agora investigaram isso com a ajuda da espectroscopia óptica de alta resolução. Para fazer isso, eles usaram vários telescópios terrestres para observar quando os planetas engoliram componentes da luz ao passarem na frente de sua estrela.

“Se a rotação da estrela e o movimento orbital do planeta estiverem na mesma direção, então, na primeira metade do trânsito, o planeta bloqueia a luz azul emitida pelo lado da estrela que está vindo em nossa direção”, explicaram os astrônomos. “Na segunda metade do trânsito, o elemento de luz redshift está basicamente bloqueado.”

Inclinação e rotação reversa

As análises mostraram: com K2-290 é exatamente o oposto – este é o caso com trânsitos de ambos os planetas. A partir disso, os pesquisadores concluíram que K2-290 estava girando na mesma direção, mas na direção oposta. Da rotação de sua estrela. De sua perspectiva, a estrela está girando para trás. Ao mesmo tempo, o plano orbital de dois planetas inclinou 124 graus em comparação com o equador estelar, relataram Horth e seus colegas.

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Isso significa que o K2-290 tem exatamente a configuração que se espera de um sistema com falha muito precoce. “O sistema é o melhor candidato até então para esse desequilíbrio primitivo”, escrevem Horth e seus colegas. Porque esta formação é difícil de explicar por turbulência após a formação de um planeta.

Uma estrela companheira como “culpada”?

Além disso, a equipe já identificou a causa do efeito disruptivo inicial: a segunda estrela neste sistema de três vias. Os astrônomos explicaram: “O aspecto único do K2-290 é que uma estrela companheira já foi encontrada e tem propriedades que a tornam uma boa candidata para a interrupção do disco protoplanetário.”

A anã vermelha K2-290 B está perto o suficiente para empurrar a estrela central e o disco planetário inicial para fora do alinhamento com sua ressonância gravitacional, mostraram simulações. As forças de atração concorrentes entre as duas estrelas e entre as estrelas e o disco geram efeitos perturbadores. Com o tempo, eles fazem com que o disco se incline tanto que a estrela parece estar girando na direção errada em algum ponto.

Até agora, evidências claras de transtorno primordial

“O sistema, portanto, fornece a evidência mais clara de que as estrelas e seus discos protoplanetários podem ser muito desequilibrados devido ao efeito da gravidade em uma estrela vizinha”, disse Horth e sua equipe. “A arquitetura do sistema K2-290 mostra que não podemos assumir que as estrelas e seus discos protoplanetários estão sempre bem alinhados.” (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; Doi: 10.1073 / pnas.2017418118)

Coyle: Proceedings of the National Academy of Sciences

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