Os exoplanetas TOI-2337b, TOI-4329b e TOI-2669b são três gigantes gasosos descobertos recentemente e que estão em perigo. Eles têm período orbital extremamente breve e viajam ao redor de estrelas que já estão se aproximando do fim de suas vidas. A descoberta foi feita com os telescópios Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) e W. M. Keck Observatory, no Havaí.

Os planetas têm massa equivalente de 0,5 a 1,7 vezes à de Júpiter e têm diferentes tamanhos e densidades, o que sugere que eles tenham vindo de diferentes origens. Samuel Grunblatt, autor principal do estudo, relata que os planetas estão em posições tão extremas que, menos de 10 dias atrás, ninguém nem mesmo imaginava que eles realmente pudessem existir.

Representação de um sistema planetário parecido com os do estudo, com exoplanetas orbitando estrelas morrendo (Imagem: Reprodução/Karen Teramura/University of Hawaiʻi Institute for Astronomy)

As observações de TOI-2337b, TOI-4329b e TOI-2669b mostraram que eles têm as menores órbitas já descobertas em planetas ao redor de estrelas subgigantes ou gigantes no final de suas "vidas". O TOI-2337b, por exemplo, poderá ser consumido por sua estrela em menos de 1 milhão de anos, período menor do que o de qualquer outro planeta já observado nessas condições.

O autor observou que estas descobertas são essenciais para a compreensão de como sistemas planetários evoluem ao longo do tempo, área considerada como uma nova fronteira nos estudos de exoplanetas. “Estas observações oferecem novas janelas para planetas se aproximando do fim de suas vidas, antes que suas estrelas os engulam”, disse ele.

Identificando os planetas em risco

Grunblatt e seus colegas identificaram o trio de exoplanetas em dados obtidos pelo telescópio TESS, da NASA, entre 2018 e 2019. Depois, usaram o instrumento High-Resolution Echelle Spectrometer (HIRES), do observatório W. M. Keck Observatory, para confirmar a descoberta. “As observações destes sistemas planetários, feitas pelo Keck, são essenciais para entendermos as origens deles e revelar o destino de sistemas estelares como o nosso”, explicou Daniel Huber, coautor do estudo.

Lançado em 2018, o TESS concluiu sua missão primária com mais de 2.100 candidatos a exoplanetas confirmados (Imagem: Reprodução/NASA/JPL-Caltech)

Os modelos atuais da dinâmica planetária sugere que planetas devem viajar em espiral em direção a suas estrelas, conforme elas evoluem ao longo do tempo, principalmente no fim da vida delas. Este processo faz com que os planetas sejam aquecidos, e podem até inflar suas atmosferas. Outra consequência é que as órbitas dos mundos ao redor da estrela acabam aproximadas, o que aumenta as chances de colisões acontecerem.

A grande variedade na densidade dos planetas descobertos neste estudo sugere que o trio foi definido a partir de interações planetárias caóticas, que podem ter causado taxas de aquecimento imprevisíveis e resultaram nas variações de densidades observadas. Por isso, observações futuras serão necessárias para entendê-los melhor — o telescópio James Webb poderá revelar a existência de água ou dióxido de carbono no sistema TOI-4329.

Se essas moléculas existirem por lá, os dados podem esclarecer como foi a formação dos planetas e que tipo de interações ocorreram para produzir as órbitas observadas. “Continuar o estudo destes sistemas pode nos dizer como planetas gigantes se movem ao longo de suas vidas, como isso afeta seus arredores e os infla durante um mergulho mortal, em direção às suas estrelas”, disse Grunblatt, durante uma apresentação.

O artigo com os resultados do estudo será publicado na revista The Astronomical Journal, mas já pode ser acessado no repositório online arXiv, ainda sem revisão de pares.