Estudo foi feito por estudante de graduação chinês. Pesquisa baseou possibilidade em descoberta de exoplaneta em sistema semelhante.
O problema de n corpos é um dos mais complexos da Física. Nele, examina-se os estados de um sistema com três ou mais corpos buscando prever seus movimentos pelas interações gravitacionais entre eles. Pela instabilidade desses sistemas, é absurdamente difícil fazer essas previsões.
Um planeta orbitando duas estrelas é um exemplo de problema de três corpos, às vezes é chamado de “problema restrito de três corpos”. Nesse caso, existem algumas órbitas potencialmente estáveis para esse planeta.
Uma nova pesquisa mostra que o par Alfa Centauri AB poderia hospedar um exoplaneta Super Júpiter em uma órbita estável. O artigo, de Tinglong Feng, estudante de graduação na Universidade Xi’an Jiaotong, na China, está disponível no arxiv.org.
“O problema dos três corpos, que busca configurações de órbita estáveis entre corpos gravitantes, é um desafio de longa data na mecânica celeste”, escreveu Feng. No artigo, ele examina Alfa Centauri AB, nossa vizinha binária mais próxima, para entender se o sistema poderia hospedar um super Júpiter e que órbita o planeta gigante poderia possuir.
Feng não é o primeiro a (tentar) resolver o problema. “Como o sistema estelar triplo mais próximo da Terra, o sistema Alfa Centauri atraiu diversos estudos em astronomia, incluindo a estabilidade de exoplanetas”, escreveu. Embora todo o sistema Alfa Centauri seja um sistema estelar triplo, Alfa Centauri AB está suficientemente longe da terceira estrela para compreender um sistema binário.
Existem algumas soluções para o problema de três corpos se um deles tiver massa desprezível em comparação com os outros. Alfa Centauri AB é um par de estrelas semelhantes ao Sol. Alfa Centauri A é uma estrela de classe G um pouco mais massiva que o Sol, e Alpha Centauri B é uma estrela de classe K um pouco menos massiva que o Sol.
O estudo compara o sistema Alfa Centauri AB com um sistema estelar semelhante chamado GJ65AB (Gliese 65). Embora Gliese 65 seja um par de anãs M, a comparação ainda é valiosa porque “compartilha proporções de massa e excentricidades orbitais semelhantes”. Gliese 65 também está relativamente próxima do Sol, a apenas 8,8 anos-luz. Sabe-se que esse sistema binário possui um exoplaneta com a massa de Netuno.
“As semelhanças entre GJ65AB e Alpha Centauri AB, juntamente com o recém detectado super Netuno estável no sistema GJ65, sugerem a estabilidade do potencial super Júpiter correspondente em Alfa Centauri AB”, escreveu o estudante.
Além das comparações, Feng realizou simulações de Alfa Centauri AB para testar a ideia de um exoplaneta. Ele usou o método do fator de crescimento exponencial médio de órbitas próximas (Mean Exponential Growth factor of Nearby Orbits, MEGNO) para testar a estabilidade potencial de um super Júpiter em Alfa Centauro AB. Primeiro, ele o usou para simular o sistema GJ65AB e seu planeta recém-descoberto para verificar a estabilidade orbital do planeta. Então, ele fez o mesmo com Alfa Centauri AB. “Para esta simulação, restringimos o semieixo maior do planeta a uma faixa de 0,1 a 5,0 UA e excentricidades inferiores a 0,5.”
As simulações MEGNO para Gliese 65 mostraram que o recém-descoberto planeta com massa de Netuno deveria ser estável. “Identificamos a zona estável abrangendo de 0,1 a ~ 0,35 UA, que contém todas as órbitas estáveis para e [excentricidade] variando de 0 a 0,5.”
O próximo passo foi encontrar órbitas estáveis para um planeta orbitando Alfa Centauri AB. Para fazer isso, Feng usou a estrela A como primária e injetou um planeta com 350 massas terrestres a uma distância de 23,336 UA. Todos os outros parâmetros eram semelhantes ao GJ65, mas dimensionados para Alfa Centauro AB.
“Descobrimos a zona estável com a [semi-eixo maior] abrangendo de 0,1 a ~ 2,2 UA, e varia de 0 a 0,5″, escreveu no artigo. Feng diz que o “planeta potencialmente estável” deveria ter a aproximadamente igual a 1,189 e e aproximadamente igual a 0,33. Esses números colocam o planeta na zona estável nos resultados do método MEGNO.
“A partir desta hipótese, juntamente com o recém detectado planeta com massa de Netuno no sistema GJ65, que é semelhante a Alfa Centauri AB, assumimos que a existência de um potencial planeta com massa de Júpiter com parâmetros orbitais correspondentes em Alfa Centauri AB também deveria ser possível”
Ou seja: o trabalho mostra que uma órbita potencialmente estável existe no sistema e não significa que há um planeta por lá. Com o artigo, Feng propõe que exoplanetas em sistemas binários com razões de massa e excentricidades quase idênticas podem exibir propriedades de estabilidade semelhantes.
Nenhum planeta foi detectado ao redor de Alfa Centauri AB, mas isso não significa que não exista. Nossos métodos de descoberta de exoplanetas têm suas limitações e é provável que existam muitos planetas em estrelas próximas que ainda não conseguimos detectar. Existem propostas de telescópios para pesquisar o sistema em maiores detalhes e até de missões espaciais para exploração in loco que poderiam ser lançadas em algumas décadas.
A anã vermelha Proxima Centauri, terceiro elemento do sistema e estrela mais próxima do Sol, tem dois exoplanetas confirmados e há indicações de que Alfa Centauri A também hospeda um planeta.
A resposta definitiva pode levar anos – ou até décadas.