TOI-201: o sistema planetário cujas órbitas mudam em tempo real

Os planetas descrevem órbitas à volta das suas estrelas com uma regularidade que quase não se altera ao longo de milhões de anos. É essa estabilidade que permite aos astrónomos traçar mapas de mundos distantes com segurança.

Por isso, quando um sistema começa de repente a comportar-se de outra forma, torna-se imediatamente evidente.

Um sistema recentemente identificado, chamado TOI-201, é precisamente desse tipo: desafia o padrão. Os seus planetas não seguem trajetórias serenas e bem alinhadas.

Em vez disso, influenciam-se mutuamente por gravidade de forma tão intensa que as órbitas mudam depressa o suficiente para que os cientistas consigam observar a evolução praticamente em tempo real. Isto é extremamente raro - e tem atraído muita atenção.

TOI-201: três mundos e uma estrela inquieta

O sistema orbita uma estrela com cerca de mais 30% de massa e mais 30% de tamanho do que o nosso Sol, e muito mais jovem - aproximadamente com um décimo da idade. À sua volta movem-se três objetos muito diferentes entre si, cada um com características próprias.

Mais perto encontra-se uma “super-Terra”, um planeta rochoso com cerca de seis vezes a massa da Terra. Está muito próximo da estrela e completa uma volta em apenas 5,8 dias.

Mais afastado está o TOI-201b, um gigante gasoso com cerca de metade da massa de Júpiter, com um período orbital de 53 dias.

E há ainda o peso pesado exterior: um objeto enorme, 16 vezes mais pesado do que Júpiter. Aproxima-se numa trajetória alongada, semelhante à de um cometa, e demora quase 7,9 anos a completar a órbita.

O professor Amaury Triaud, da University of Birmingham, descreveu o sistema de forma simples.

“Na maioria dos sistemas planetários, os planetas parecem ‘ervilhas numa vagem’, ou seja, têm parâmetros num intervalo semelhante e partilham um plano orbital parecido”, afirmou o professor Triaud.

“Não é isso que acontece no sistema TOI-201, que contém três objetos em órbita muito distintos entre si, e que interagem gravitacionalmente.”

Quando a gravidade começa a baralhar tudo

A maior parte dos sistemas planetários funciona como uma rotina bem ensaiada. No TOI-201, não. O objeto exterior segue uma órbita inclinada e alongada, e a sua gravidade exerce uma forte influência sobre os planetas mais interiores.

Essa força deixa marcas observáveis. Os instantes dos trânsitos - quando um planeta passa em frente da sua estrela - começam a desfasar-se.

Também os ângulos das órbitas se alteram. Com o passar do tempo, o alinhamento irá mudar tanto que, daqui a cerca de 200 anos, os planetas deixarão de transitar à frente da estrela do nosso ponto de vista.

“No Sistema Solar, quase todos os planetas são coplanares, mas aqui não é o caso e cada planeta é diferente”, disse Tristan Guillot, do Observatoire de la Côte d’Azur.

“Isto aponta para uma reorganização orbital ativa dentro do sistema, dando-nos uma visão do que acontece pouco depois da formação dos planetas.”

Uma surpresa apanhada em movimento

O sistema começou a destacar-se quando o telescópio espacial TESS, da NASA, registou um evento pouco comum: captou um trânsito raro do objeto exterior.

Em simultâneo, telescópios em terra no Chile e na Austrália detetaram a oscilação da estrela, causada pela atração desse corpo massivo enquanto passava pela maior aproximação.

Os sinais do satélite Gaia, da Agência Espacial Europeia, reforçaram essas medições. Em conjunto, as observações mostraram um sistema em dinâmica - não um cenário estático.

“Normalmente, os planetas são como metrónomos, com cada trânsito à frente da estrela a acontecer exatamente um período orbital após o anterior. No entanto, estávamos a seguir o TOI-201b e, de repente, o planeta começou a transitar com cerca de meia hora de atraso”, disse o professor Triaud.

“Este salto repentino foi muito surpreendente e reportámos as nossas observações. Outros astrónomos em todo o mundo também notaram sinais intrigantes e, ao trabalharmos em conjunto, a equipa conseguiu começar a compreender este sistema.”

“Esta descoberta foi possível graças à existência de um telescópio na Antártida. Embora a logística seja difícil, a sua localização única e o acesso a condições astronómicas ideais são fundamentais para estudar sistemas de exoplanetas com períodos orbitais longos, como o TOI-201.”

Acompanhar a evolução dos planetas ao longo do tempo

O telescópio antártico referido tem um papel discreto, mas importante. A instalação ASTEP encontra-se na estação Concordia, um dos locais mais remotos da Terra.

No inverno, o Sol desaparece durante meses, proporcionando noites longas e contínuas para observação. As temperaturas podem descer até cerca de -62 °C, mas o céu limpo compensa o esforço.

O autor principal do estudo, Ismael Mireles, é doutorando na University of New Mexico.

“O objetivo era caracterizar o sistema planetário TOI-201 para compreender não só que planetas existem, mas como interagem dinamicamente entre si. Isto ajuda os cientistas a perceber como sistemas planetários como o nosso Sistema Solar se formam e evoluem ao longo do tempo”, afirmou Mireles.

Os sistemas planetários não nascem organizados e estáveis. Formam-se a partir de discos em rotação de gás e poeira, onde a gravidade empurra e puxa os planetas jovens para novas posições.

Com o tempo, a agitação diminui e tudo tende a estabilizar. O TOI-201 parece ter sido apanhado precisamente nessa fase intermédia - ainda caótica.

Uma oportunidade rara para estudar um gigante de perto

Devido à sua órbita longa e muito alongada, o gigante exterior poderá vir a ser observado diretamente. Se isso acontecer, os investigadores poderão recolher luz do calor remanescente da sua formação.

Nesse cenário, o TOI-201b tornar-se-ia um ponto de referência valioso, por vezes chamado de “planeta pedra de Roseta”. Poderia ser analisado através de vários métodos em simultâneo, permitindo comparar resultados e melhorar a forma como se medem mundos distantes.

Sistemas deste tipo são pouco frequentes. Quando aparecem, mostram a mudança enquanto ela acontece - e não apenas o resultado final.

Num Universo em que a maioria das coisas progride a um ritmo lento e constante, o TOI-201 faz algo diferente: desloca-se, puxa e reescreve a sua própria estrutura diante dos nossos olhos.

O estudo completo foi publicado na revista Science.

Crédito da imagem: NASA