O primeiro planeta que desaparece saiu de vista enquanto o telescópio TESS observava

Um planeta gigante que o telescópio espacial TESS, da NASA, tinha visto cruzar a face da sua estrela, passagem após passagem, deixou de a cruzar. Cada trânsito tornou-se mais curto e mais superficial à medida que a trajetória do planeta se deslocava para a borda da estrela, até que a característica quebra na luz estelar deixou de aparecer. O planeta não foi destruído nem engolido. A sua órbita está a inclinar-se, e os astrónomos captaram o momento em que se inclinou para fora da linha de visão da Terra.

Isto faz dele o primeiro planeta confirmado à volta de uma estrela única cujos trânsitos foram vistos a desaparecer, segundo uma equipa liderada pela UCLA que publica os resultados na revista The Astrophysical Journal Letters. O provável culpado é um segundo planeta gigante que ninguém viu diretamente. A sua órbita inclinada arrasta o vizinho e faz com que ambas as órbitas oscilem como um pião. Os astrónomos inferem normalmente mudanças deste tipo ao longo de séculos; aqui, uma desenrolou-se no espaço de uma única missão espacial.

O planeta desaparecido é o TOI-2535 b, um Júpiter quente: um gigante gasoso com cerca de 0,84 vezes a largura de Júpiter que orbita uma velha anã laranja a aproximadamente 1000 anos-luz de distância. Completa uma órbita em cerca de 8,2 dias, aproximadamente dez vezes mais rápido do que Mercúrio circum-navega o Sol. Centenas de Júpiteres quentes são conhecidos. Este destacou-se porque os seus trânsitos continuavam a chegar com seis horas de adiantamento ou atraso, um sinal de que algo mais no sistema estava a puxá-lo.

“Este é o exemplo mais extremo que já vimos porque os dois planetas estão a interagir de forma muito intensa”, disse Samuel Yee, bolseiro de pós-doutoramento 51 Pegasi b na UCLA e autor correspondente do artigo. “A órbita do planeta está a inclinar-se tão rapidamente que o seu trânsito desapareceu enquanto estávamos a observar.”

Como o TESS captou um planeta a escapar à vista

Um trânsito só acontece quando a órbita de um planeta se alinha quase exatamente com a nossa linha de visão, de modo que o planeta passa entre a sua estrela e a Terra e bloqueia uma nesga de luz. O TESS caça essas nesgas em milhões de estrelas. Regressou ao TOI-2535 em cinco períodos de observação separados, distribuídos por sete anos, e telescópios terrestres preencheram os trânsitos entre eles, incluindo pequenos observatórios na Croácia, Chile, Suíça e Austrália.

A equipa mediu duas coisas em cada trânsito. Uma era o tempo, determinado com uma precisão de dois a três minutos e comparado com o calendário que uma órbita perfeitamente regular manteria. A outra era a forma. Uma trajetória pelo meio da estrela produz uma quebra longa e profunda, enquanto uma trajetória perto da borda produz uma quebra curta, superficial e rasante. Os astrónomos chamam a essa linha de cruzamento o parâmetro de impacto, e para o TOI-2535 b este subiu de forma constante de um período de observação para o seguinte.

Reconstruída, a trajetória do planeta parece ter varrido mais de metade da face da estrela, cruzando o equador estelar a caminho da borda. Nos dados mais recentes do TESS, não houve qualquer trânsito na janela onde o planeta deveria ter aparecido, mesmo tendo em conta as suas oscilações temporais de seis horas. Para testar esse resultado nulo, a equipa plantou trânsitos falsos nos dados: um planeta a raspar a borda teria ainda sido recuperado cerca de metade das vezes.

Medições da oscilação de vaivém da estrela com o espectrógrafo NEID no telescópio WIYN de 3,5 metros em Kitt Peak, no Arizona, apontam para um planeta de aproximadamente a massa de Júpiter na órbita de trânsito. Também transportam uma dispersão extra que um único planeta não consegue explicar.

Um vizinho que ninguém viu

Os autores modelaram as oscilações temporais e os trânsitos cada vez mais pequenos em conjunto. Ambos se ajustam a um planeta companheiro próximo cuja órbita está inclinada pelo menos cinco graus em relação à do TOI-2535 b. Quando duas órbitas estão inclinadas dessa forma, os seus planos oscilam lentamente, da mesma forma que o eixo de um pião descreve um círculo, e a trajetória do planeta em trânsito deriva pela face da sua estrela.

O companheiro oculto é provavelmente pelo menos tão massivo como Saturno. Também parece situar-se numa ressonância, ou perto dela, o que significa que os dois períodos orbitais formam um rácio simples. As soluções que melhor se ajustam agrupam-se em torno de rácios de 2 para 1 e 3 para 2, embora 3 para 1 e 4 para 1 também permaneçam possíveis. Isso faria do sistema uma dupla raridade: os Júpiteres quentes raramente têm vizinhos próximos e, quando têm, o vizinho é quase sempre um planeta pequeno, não um segundo gigante.

O coautor Erik Petigura compara o efeito aos eclipses. “Se a órbita da Lua à volta da Terra estivesse perfeitamente alinhada com a órbita da Terra à volta do Sol, veríamos um eclipse todos os meses”, disse. “Mas como a órbita da Lua está inclinada, os eclipses são menos comuns.”

Mais rápido do que qualquer inclinação planetária vista antes

Outros planetas foram apanhados a mudar os seus trânsitos, mas mais lentamente. O TOI-216 b e o K2-146 c passaram de trânsitos rasantes a trânsitos completos ao longo de 4,5 e três anos, e um planeta no sistema TOI-4504 começou a fazer trânsito três anos depois de os astrónomos o terem observado pela primeira vez. Os planos orbitais no TOI-4504 e no TOI-216 oscilam em ciclos de cerca de 250 e 150 anos. Os modelos que funcionam para o TOI-2535 apontam para um ciclo de décadas.

A sua oscilação temporal de seis horas, cerca de 3% do período orbital, está entre as maiores alguma vez vistas para um planeta gigante de período curto. Tais mudanças são raras: uma pesquisa de 561 sistemas da missão Kepler da NASA encontrou apenas 15 com alterações significativas a longo prazo na duração do trânsito. Os sistemas compactos de múltiplos planetas também tendem a ser planos, com órbitas alinhadas dentro de 1 ou 2 graus.

Houve uma sugestão anterior de um ato de desaparecimento. Um candidato da Kepler chamado KOI-120.01 desvaneceu-se e desapareceu durante essa missão, mas o seu sistema contém pelo menos duas estrelas, e o sinal pode vir de um par de estrelas em eclipse em vez de um planeta. O TOI-2535 b é o caso mais claro: um planeta que é certamente real e ainda lá está, simplesmente já não está alinhado connosco.

O que o desaparecimento não resolve

A identidade do vizinho é a maior questão em aberto. Nenhuma solução única se ajusta aos dados de forma exclusiva, pelo que a sua massa, o seu período orbital e se orbita dentro ou fora do Júpiter quente permanecem desconhecidos. Algumas configurações com inclinações muito acentuadas, até cerca de 60 graus, ajustaram-se aos dados em séries curtas, mas tenderam a desmoronar-se em simulações longas, o que favorece inclinações mais suaves.

A inclinação mínima de cinco graus também depende desse planeta invisível. Se for confirmado, o TOI-2535 juntar-se-ia a uma curta lista de sistemas compactos com órbitas tão desalinhadas. A estrela hospedeira traz o seu próprio enigma: é uma velha anã laranja com cerca de 0,86 vezes a massa do Sol, movendo-se rápido o suficiente para pertencer muito provavelmente ao disco espesso da Via Láctea, uma população estelar mais velha, embora determinar a sua idade exija medições da sua química.

Depois, há a formação. Um Júpiter quente com um parceiro gigante tão próximo não poderia ter sido lançado para dentro numa órbita alongada, a rota que se pensa produzir a maioria dos Júpiteres quentes. Uma deriva lenta para dentro através do disco de gás à volta da estrela jovem explica a ressonância, mas esse disco também deveria ter achatado as órbitas. Algo mais tarde deve tê-las inclinado, e o artigo lista mecanismos candidatos sem escolher um.

“Como o TOI-2535 b tem um vizinho próximo, provavelmente migrou ao espiralar lentamente para dentro em vez de ser lançado para dentro”, disse Yee. “Podemos estar a ver um canal de formação que não acontece muito frequentemente, mas é muito interessante.”

Perguntas dos leitores sobre o planeta que desaparece

O que é um planeta a desaparecer?

É um planeta cujos trânsitos, as pequenas quebras na luz estelar que causa quando cruza a sua estrela, deixam de acontecer. O TOI-2535 b é o primeiro caso confirmado à volta de uma estrela única. O planeta ainda existe; a sua órbita inclinou-se de modo a que já não passa entre a sua estrela e a Terra.

Porque é que o TOI-2535 b deixou de fazer trânsito?

A gravidade de um planeta vizinho oculto numa órbita inclinada faz com que ambas as órbitas precessem, ou oscilem como um pião a cambalear. Ao longo de sete anos de observações do TESS, a trajetória do planeta deslizou de atravessar a face da estrela para a sua borda e depois para fora dela.

O TOI-2535 b voltará a fazer trânsito?

Sim, mas não tão cedo. A equipa da UCLA espera que o planeta volte a cruzar a sua estrela algures dentro de 30 a 50 anos. O seu vizinho oculto poderá surgir mais cedo, se a sua própria órbita inclinada se alinhar primeiro com a Terra.

O que vem a seguir

O TESS observou o sistema entre abril de 2019 e março de 2026, e os trânsitos estavam ausentes nesse último período de março. O estudo foi publicado a 9 de novembro de 2026. Com apenas os primeiros quatro anos de dados do TESS, a equipa nota que os trânsitos cada vez mais pequenos não teriam sido detetados de forma segura, e a crescente linha de base do TESS deverá revelar mais sistemas como este. Identificar o vizinho exigirá medições mais densamente amostradas da oscilação da estrela. O planeta em si não voltará a cruzar a sua estrela durante 30 a 50 anos, pelo que o seu parceiro oculto poderá ser a próxima coisa que alguém veja.

Referência: Yee et al., “A TESS Disappearing Act: The Vanishing Transits of TOI-2535 b,” The Astrophysical Journal Letters, 2026. DOI: 10.3847/2041-8213/aeb4a4

Etiquetas: astronomia, nasa, exoplanetas, TESS, júpiter quente, TOI-2535 b