73: Astrónomos descobrem as origens de um par invulgar de planetas

Posted on 2 semanas ago by astronomia

Um invulgar par planetário orbita uma estrela a cerca de 190 anos-luz da Terra. Um Júpiter quente, normalmente “solitário”, partilha o espaço com um mini-Neptuno, numa combinação rara e improvável que tem intrigado os astrónomos desde a descoberta do sistema em 2020.

Este par invulgar de um mini-Neptuno e um Júpiter quente provavelmente formou-se para além da “linha de gelo” da sua estrela, na região mais fria do disco protoplanetário.
Crédito: Kamalika Chakraborty

Agora, cientistas do MIT (Massachusetts Institute of Technology) conseguiram vislumbrar a atmosfera do mini-Neptuno, que orbita dentro da órbita do seu companheiro do tamanho de Júpiter, e descobriram pistas para explicar as origens deste sistema planetário invulgar.

Num estudo publicado na revista The Astrophysical Journal Letters, os cientistas relatam novas medições da atmosfera do mini-Neptuno, realizadas com o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA. É a primeira vez que os astrónomos medem a composição de um mini-Neptuno que reside dentro da órbita de um Júpiter quente.

As suas medições revelam que o planeta mais pequeno tem uma atmosfera “pesada”, rica em vapor de água, dióxido de carbono, dióxido de enxofre e traços de metano. Uma atmosfera tão pesada não teria sido adquirida pelo planeta se este se tivesse formado na sua localização actual, muito perto da sua estrela.

Em vez disso, os cientistas afirmam que as descobertas apontam para uma teoria alternativa sobre a sua origem: tanto o mini-Neptuno como o Júpiter quente podem ter-se formado muito mais longe, na região mais fria do disco protoplanetário. Aí, os planetas poderiam ter acumulado lentamente atmosferas de gelo e outros compostos voláteis. Com o tempo, os planetas foram provavelmente atraídos para a estrela num processo gradual que os manteve próximos, com as suas atmosferas intactas.

Os resultados da equipa são os primeiros a mostrar que os mini-Neptunos podem formar-se para além da “linha de gelo” de uma estrela. Esta fronteira refere-se à distância mínima de uma estrela onde a temperatura é suficientemente baixa para que a água se condense instantaneamente em gelo.

“Esta é a primeira vez que observamos a atmosfera de um planeta que se encontra dentro da órbita de um Júpiter quente”, afirma Saugata Barat, investigador de pós-doutoramento no Instituto Kavli de Astrofísica e Investigação Espacial do MIT e autor principal do estudo. “Esta medição indica-nos que este mini-Neptuno se formou efectivamente para além da linha de gelo, confirmando que este canal de formação de facto existe”.

A equipa é composta por astrónomos de todo o mundo, incluindo Andrew Vanderburg, professor assistente convidado no MIT, e co-autores de várias outras instituições, incluindo o Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, a Universidade do Sul de Queensland, a Universidade do Texas em Austin e a Universidade de Lund.

Um sistema “único”

Tal como o próprio nome indica, os mini-Neptunos são planetas com uma massa inferior à de Neptuno. São considerados anões gasosos, compostos principalmente por gás, com um núcleo interno rochoso. Os mini-Neptunos são os planetas mais comuns na Via Láctea, embora, curiosamente, não exista nenhum mundo deste tipo no nosso próprio Sistema Solar. Os astrónomos observaram muitos planetas a orbitar uma grande variedade de estrelas em diversos sistemas planetários. Os mini-Neptunos, portanto, são geralmente considerados planetas comuns.

Mas em 2020, Chelsea X. Huang, então bolseira de pós-doutoramento no MIT (agora membro do corpo docente da Universidade do Sul de Queensland), descobriu um mini-Neptuno numa circunstância rara e intrigante: o planeta parecia estar a orbitar a sua estrela com um companheiro improvável – um Júpiter quente.

Os astrónomos fizeram a sua descoberta utilizando o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA. Analisaram as medições do TESS relativas a TOI-1130, uma estrela localizada a 190 anos-luz da Terra, e detectaram sinais de um mini-Neptuno e de um Júpiter quente, orbitando a estrela a cada quatro e oito dias, respectivamente.

Na parte superior, há muito tempo e ao longo de um período de 10 milhões de anos, um mini-Neptuno (TOI-1130 b) e um Júpiter quente (TOI-1130 c) formaram-se na “linha de gelo” da sua estrela. Os círculos azuis à volta do mini-Neptuno representam seixos ricos em material gelado. Em baixo, representando a idade actual de mais de mil milhões de anos, os planetas aproximaram-se da estrela, para longe da linha de gelo. Os seixos gelados evaporaram moléculas como água e dióxido de carbono na atmosfera de TOI-1130 b.
Crédito: Kamalika Chakraborty

“Este era um sistema único”, afirma Huang. “Os Júpiteres quentes são ‘solitários’, o que significa que não têm planetas companheiros dentro das suas órbitas. São tão massivos e a sua gravidade é tão forte que tudo o que se encontra dentro da sua órbita acaba por ser disperso. Mas, de alguma forma, neste Júpiter quente, um companheiro interior sobreviveu. E isso levanta questões sobre como é que um sistema deste tipo se poderia ter formado”.

Um instantâneo certeiro

A descoberta, em 2020, de TOI-1130 e do seu estranho par planetário inspirou Huang, Vanderburg e os seus colegas a observar mais de perto os planetas e, especificamente, as suas atmosferas, com o JWST. No novo estudo, a equipa apresenta a sua análise de TOI-1130 b – o mini-Neptuno em órbita interior.

Captar o planeta no momento certo foi o seu primeiro desafio. A maioria dos planetas orbita a sua estrela com um período regular e previsível, como o tiquetaque de um relógio. Mas descobriu-se que o mini-Neptuno e o Júpiter quente se encontravam em “ressonância de movimento médio”, o que significa que cada um pode afectar o movimento do outro, puxando e empurrando, variando ligeiramente o tempo que cada um demora a orbitar a sua estrela. Isto tornou difícil prever quando o JWST poderia obter uma visão nítida.

A equipa, liderada por Judith Korth, da Universidade de Lund, reuniu o maior número possível de observações anteriores do sistema e desenvolveu um modelo para prever quando cada planeta passaria pela estrela num ângulo que o JWST pudesse observar.

“Foi uma previsão desafiante e tivemos de ser precisos”, afirma Barat.

No final, a equipa conseguiu captar uma imagem directa e detalhada de ambos os planetas.

“A beleza do JWST reside no facto de não observar apenas numa cor, mas em diferentes cores, ou comprimentos de onda”, explica Barat. “E os comprimentos de onda específicos que um planeta absorve podem revelar muito sobre a composição da sua atmosfera”.

A partir das medições do JWST, a equipa descobriu que o planeta absorvia comprimentos de onda específicos da água, do dióxido de carbono, do dióxido de enxofre e, em menor grau, do metano. Estas moléculas são mais pesadas do que o hidrogénio e o hélio, que constituem atmosferas mais leves. Os astrónomos tinham assumido que, se os mini-Neptunos se formassem muito perto da sua estrela, deveriam ter atmosferas leves.

Mas os novos resultados da equipa contrariam essa suposição e apresentam uma nova forma como os mini-Neptunos se poderiam ter formado. Uma vez que foram encontradas moléculas mais pesadas na atmosfera de TOI-1130 b, que orbita muito próximo da sua estrela, os cientistas afirmam que a única explicação possível para a sua composição é que o planeta se formou muito mais longe do que a sua localização atual.

O planeta provavelmente acumulou a sua atmosfera densa de água e outros compostos voláteis, como dióxido de carbono e dióxido de enxofre, na região gelada para além da linha de gelo da estrela. Neste ambiente muito mais frio, a água condensa-se nas partículas de poeira para formar pedrinhas geladas, que um planeta em formação pode atrair para a sua atmosfera. A água evapora-se à medida que migra lentamente para mais perto da sua estrela.

Barat afirma que a detecção de moléculas pesadas na atmosfera de TOI-1130 b pela equipa confirma que o planeta – e provavelmente o seu companheiro Júpiter quente – se formou na periferia do sistema. Através de uma migração gradual, os dois planetas teriam sido capazes de permanecer próximos um do outro e manter as suas atmosferas intactas.

“Este sistema representa uma das arquitecturas mais raras que os astrónomos já encontraram”, afirma Barat. “As observações de TOI-1130 b fornecem a primeira indicação de que tais mini-Neptunos, que se formam para além da linha de água/gelo, estão de facto presentes na natureza”.

// MIT (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astrophysical Journal Letters)

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12.05.2026

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published in: 2 semanas ago

72: Voluntários duplicam a população conhecida de anãs castanhas

Posted on 2 semanas ago by astronomia

Um novo artigo científico do projecto “Backyard Worlds: Planet 9” da NASA anunciou que os voluntários praticamente duplicaram o número de anãs castanhas conhecidas, com mais de 3000 novas descobertas feitas nos últimos 10 anos, desde o início do projecto. As anãs castanhas são bolas de gás do tamanho de Júpiter, menos massivas do que as estrelas. Há uma por cada três ou quatro estrelas próximas do Sol.

Representação artística de uma anã castanha, da autoria de William Pendrill, voluntário do projecto Backyard Worlds: Planet 9. O projecto Backyard Worlds: Planet 9 anunciou a descoberta de mais de 3000 destes objectos nos últimos 10 anos, duplicando o número conhecido. Junte-se à busca em backyardworlds.org!
Crédito: William Pendrill

Embora as anãs castanhas sejam comuns, podem ser difíceis de detectar porque brilham muito pouco em comparação com as estrelas. Ter o dobro de anãs castanhas para estudar permite aos astrónomos uma compreensão mais profunda destes objectos esquivos. Esta nova e vital lista de anãs castanhas já revelou uma nova variedade de objectos – as sub-anãs T extremas e muitas outras raridades, tais como objectos ultra-frios e uma anã castanha que parece ter auroras. Também ajudou a inventariar a distribuição de massa na nossa Galáxia e a mapear a nossa vizinhança cósmica.

As descobertas foram publicadas na revista The Astronomical Journal, sob a liderança do astrónomo Adam Schneider, do Observatório Naval dos EUA. Representam um trabalho realizado ao longo de dez anos, com a ajuda de uma equipa de cerca de 200.000 voluntários. Dos 75 autores do artigo científico, 61 são voluntários. Dois dos outros autores começaram o seu trabalho com a equipa como voluntários e depois seguiram carreira na astronomia.

“Agradeço sinceramente o reconhecimento a todos nós que colaborámos, de alguma forma, neste esforço”, afirmou Walter Ruben Robledo, astrónomo amador e voluntário do projecto Backyard Worlds: Planet 9, de Córdoba, na Argentina.

“Quando recebi a notícia sobre a co-autoria, pensei: sim, os sonhos tornam-se realidade”, disse outra voluntária, Mayahuel Torres Guerrero, da Cidade do México.

Os voluntários descobriram estas anãs castanhas em imagens captadas pelo WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) da NASA, já aposentado, e pela missão NEOWISE-R (Near-Earth-Object WISE Reactivation). Analisaram os dados utilizando a plataforma de ciência cidadã Zooniverse, procurando objectos em movimento através da comparação de imagens captadas ao longo de um período de 16 anos. Alguns voluntários contribuíram mesmo criando as suas próprias ferramentas de pesquisa e software de análise de dados.

Quer ajudar a fazer a próxima descoberta de uma anã castanha? O projecto Backyard Worlds: Planet 9 continua a analisar mais de 2 mil milhões de fontes observadas pelo WISE e pelo NEOWISE-R. Junte-se à busca em backyardworlds.org.

// NASA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv)

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12.05.2026

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71: As ondas gravitacionais revelam os segredos dos maiores buracos negros

Posted on 2 semanas ago by astronomia

De acordo com um novo estudo, os buracos negros mais massivos do Universo, detectados pelas ondulações que provocam no espaço-tempo, não nasceram directamente do colapso de estrelas. Em vez disso, estes gigantes cósmicos formam-se através de uma série de colisões repetidas e extremamente violentas em enxames estelares muito densos, argumenta uma equipa internacional de investigadores.

A cerca de 28.000 anos-luz de distância, o enxame globular M80 alberga centenas de milhares de estrelas unidas pela gravidade. Ambientes densamente povoados como este podem contribuir para o crescimento dos buracos negros através de fusões sucessivas.
Crédito: NASA, ESA, STScI e A. Sarajedini (Universidade da Flórida)

O estudo, liderado pela Universidade de Cardiff, com investigadores de Chicago, da Northwestern, de Oxford e de outras universidades na Europa, analisou a versão 4.0 do GWTC (Gravitational-Wave Transient Catalogue) da Colabração LIGO-Virgo-KAGRA, que contém 153 detecções de fusões de buracos negros com fiabilidade suficiente.

A equipa pretendia testar a ideia de que os buracos negros mais massivos no GWTC-4 são objectos de “segunda geração”, formados quando buracos negros anteriores se fundiram e depois se fundiram novamente nos núcleos densos de enxames estelares, onde as estrelas podem estar agrupadas até um milhão de vezes mais densamente do que na vizinhança do Sol. As suas descobertas, publicadas na revista Nature Astronomy, investigam as origens dos buracos negros mais massivos detectados pelas suas ondas gravitacionais, revelando duas populações distintas.

“A astronomia de ondas gravitacionais já não se limita a contar fusões de buracos negros”, explica o autor principal, Dr. Fabio Antonini, da Faculdade de Física e Astronomia da Universidade de Cardiff. “Está a começar a revelar como os buracos negros crescem, onde crescem e o que isso nos diz sobre a vida e a morte das estrelas massivas. Isto é excitante porque podemos usar essa informação para testar a nossa compreensão de como as estrelas e os enxames evoluem no Universo”.

Nos dados de ondas gravitacionais, a equipa identificou uma população de menor massa consistente com o colapso estelar comum; e uma população de maior massa cujas rotações parecem-se exactamente com as esperadas de fusões hierárquicas em enxames estelares densos.

Verificou-se que as rotações dos buracos negros de baixa massa eram muito lentas – tal como seria de esperar de um colapso estelar. A massa de transição entre as duas populações emerge muito claramente dos dados das rotações: para massas acima desse valor, verificou-se que as rotações eram consistentes com o que seria de esperar de orientações aleatórias no espaço e tinham magnitudes muito maiores.

O estudo também apresenta as evidências mais sólidas até à data da existência de uma “lacuna de massa”, em que estrelas extremamente massivas explodem de forma catastrófica em vez de colapsarem para formar buracos negros. A teoria, há muito prevista, descreve um intervalo “proibido” de massa para buracos negros formados directamente a partir de estrelas, em que se espera que estrelas muito massivas sejam destruídas antes de poderem formar buracos negros.

A equipa identifica este intervalo numa população de buracos negros de origem estelar com 45 vezes a massa do Sol ou mais, o que significa que buracos negros mais massivos do que isso não podem ter-se formado exclusivamente a partir de estrelas moribundas.

O co-autor Dr. Yonadav Barry Ginat, bolseiro em Oxford, comenta: “Os enxames estelares densos são um ambiente que pode permitir a formação de objectos de segunda geração da forma exacta necessária para produzir a distribuição da rotação, e também produzir buracos negros na lacuna de massa naturalmente.

“Existe também uma característica clara na distribuição de massas que surge nesta massa de transição: a curvatura da distribuição altera-se, reflectindo a ausência de buracos negros de ‘primeira geração’ e a proeminência emergente dos de segunda geração. Descobrimos que esta alteração da curvatura é exactamente o que seria de esperar se estes buracos negros proviessem, de facto, de enxames densos”.

// Universidade de Cardiff (comunicado de imprensa)
// Universidade de Oxford (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Astronomy)

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12.05.2026

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