Uma estranheza se desenha em nossa galáxia à medida que os astrônomos descobrem exoplanetas: os planetas que orbitam em torno de pares de estrelas, semelhantes a Tatooine de Star Wars, aparecem em número muito menor do que o previsto em comparação com aqueles que acompanham sóis solitários, mesmo levando em conta as dificuldades de observação.
Esta situação intriga os pesquisadores há vários anos, pois parece questionar os modelos astronômicos estabelecidos. Como explicar que os sistemas binários abriguem tão poucos companheiros planetários?
Uma ilustração artística de um planeta semelhante à Terra em órbita ao redor de estrelas binárias.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
As duplas de estrelas, onde dois sóis gravitam um ao redor do outro, são no entanto comuns na Via Láctea e as estimativas sugeriam que pelo menos 10% delas deveriam abrigar exoplanetas. No entanto, entre as mais de 6.000 planetas confirmadas até hoje, apenas 14 foram identificadas ao redor de tais pares estelares, o que constitui um verdadeiro quebra-cabeça para a comunidade científica.
Uma equipe da Universidade da Califórnia em Berkeley e da Universidade Americana de Beirute avança uma explicação ligada à teoria da relatividade geral de Albert Einstein, somando-se às dificuldades de observação inerentes a este tipo de sistemas (veja o capítulo abaixo).
Dentro desses sistemas binários, as duas estrelas seguem trajetórias elípticas, expondo qualquer planeta que as acompanhe a forças gravitacionalmente particularmente intrincadas. Esta configuração gera um fenômeno chamado precessão, onde a orientação da órbita planetária gira gradualmente ao longo do tempo, afetando sua estabilidade.
Simultaneamente, as órbitas das próprias estrelas estão sujeitas a uma precessão induzida pela relatividade geral. Quando essas taxas de precessão entram em sincronia, ocorre uma ressonância, esticando consideravelmente a trajetória do planeta. Segundo Mohammad Farhat, essa interação pode desestabilizar a órbita, levando à destruição do objeto se ele se aproximar demais das estrelas, ou à sua ejeção pura e simples do sistema. Este mecanismo ofereceria, portanto, uma razão para a baixa taxa de observação de planetas em tais ambientes.
As modelagens indicam que essas perturbações são ainda mais frequentes em binárias apertadas, onde as estrelas completam uma órbita em uma semana ou menos. No entanto, esses sistemas são precisamente os visados por missões como Kepler e TESS da NASA, que detectam planetas observando os microeclipses causados por sua passagem em frente à sua estrela. Consequentemente, a raridade observada pode decorrer dessas instabilidades dinâmicas, em vez de uma ausência real de formação planetária, introduzindo assim um viés em nossos dados atuais.
É concebível que centenas de mundos análogos a Tatooine existam na Via Láctea, mas sua identificação permanece árdua com as técnicas empregadas hoje. As pesquisas futuras deverão integrar esses efeitos relativísticos para refinar suas prospecções, abrindo potencialmente a porta a novas descobertas no campo dos exoplanetas.
Os métodos de detecção de exoplanetas
A caça aos exoplanetas baseia-se principalmente em técnicas indiretas, esses mundos sendo muito distantes para serem observados diretamente. O método dos trânsitos é o mais utilizado: consiste em medir o enfraquecimento periódico do brilho de uma estrela quando um planeta passa na frente dela, à maneira de uma sombra.
Esta abordagem foi amplamente explorada por telescópios espaciais como Kepler e TESS, que monitoram milhares de estrelas continuamente. No entanto, ela funciona de maneira ideal para planetas cujas órbitas estão alinhadas com nossa linha de visão, mas pode se mostrar menos eficaz em sistemas binários, onde os sinais luminosos são perturbados pela presença de dois astros.
Outras técnicas existem, como a velocidade radial, que capta as oscilações da estrela induzidas pela atração gravitacional de um planeta. Ela é mais adequada para planetas massivos ou próximos de sua estrela. Nos sistemas duplos, as interações gravitacionais múltiplas complicam a análise, o que provavelmente também contribui para o baixo número de confirmações.
Esses limites técnicos implicam que nosso inventário de exoplanetas permanece parcial, particularmente para arquiteturas estelares incomuns. O desenvolvimento de novos instrumentos e a melhoria dos algoritmos poderiam permitir superar esses obstáculos, revelando talvez no futuro uma população maior de planetas evoluindo ao redor de sóis duplos.
Fonte: The Astrophysical Journal Letters