Com a ajuda do espectrógrafo NEID, uma equipe de astrônomos confirmou a existência do exoplaneta Gaia-4b — um dos planetas mais massivos conhecidos por orbitar uma estrela de baixa massa. Gaia-4b também é o primeiro planeta detectado pela sonda Gaia da Agência Espacial Europeia usando a técnica astrométrica.

NEID é um espectrógrafo de velocidade radial de alta precisão que é projetado para medir a oscilação extremamente minúscula de estrelas próximas usando o efeito de velocidade radial. Este efeito resulta da força gravitacional mútua entre um planeta e sua estrela hospedeira , que faz com que a posição da estrela mude muito ligeiramente conforme o planeta viaja ao redor dela. Com esta poderosa capacidade, um dos principais objetivos científicos do NEID é confirmar candidatos a exoplanetas encontrados por outras missões de exoplanetas.

O NEID está montado no Telescópio WIYN de 3,5 metros no Observatório Nacional Kitt Peak (KPNO) da Fundação Nacional de Ciências dos EUA, um programa do NSF NOIRLab.

Uma missão que o NEID está complementando é a nave espacial Gaia da Agência Espacial Europeia (ESA). Por meio de seu monitoramento preciso das posições e movimentos das estrelas em nossa galáxia, Gaia está revolucionando nossa compreensão de muitas áreas da astrofísica. Com sua precisão requintada, espera-se que Gaia seja capaz de detectar milhares de exoplanetas em órbita ao redor de estrelas próximas.

Diferentemente do método de velocidade radial usado pelo NEID, o Gaia usa uma técnica conhecida como astrometria para detectar o movimento de uma estrela. Essa técnica envolve medir o movimento sutil de uma estrela conforme ela é puxada pela gravidade de um planeta em órbita, observando como a estrela se move em comparação com estrelas de fundo ou próximas.

Recentemente, como parte do último lançamento de dados do Gaia, foi publicada uma lista de estrelas que parecem estar se movendo como se fossem puxadas por um exoplaneta — a lista de Objetos Astrométricos de Interesse do Gaia (Gaia-ASOIs).

"No entanto, o movimento dessas estrelas não é necessariamente devido a um planeta", disse Guðmundur Stefánsson, professor assistente na Universidade de Amsterdã e principal autor do artigo publicado no The Astrophysical Journal .

Para eliminar essas estrelas binárias e coletar os verdadeiros planetas, é necessário conduzir observações de acompanhamento com espectroscopia. Para isso, a equipe usou observações do NEID e de dois outros espectrógrafos: o Habitable-zone Planet Finder (HPF) no Telescópio Hobby Eberly de 10 metros no Observatório McDonald no Texas, e o FIES Spectrograph no Telescópio Óptico Nórdico de 2,6 metros em La Palma nas Ilhas Canárias.

Com esses instrumentos poderosos, a equipe conduziu observações de acompanhamento de 28 sistemas estelares com candidatos a planetas identificados pela Gaia. Eles descobriram que, dos 28 sistemas candidatos, 21 eram falsos positivos e eram, na verdade, sistemas estelares binários — duas estrelas que orbitam um centro de massa comum. Eles também confirmaram que um sistema é uma estrela que hospeda uma anã marrom — um objeto com uma massa entre as dos planetas e estrelas — mas um era uma estrela que hospedava um planeta gigante.

O exoplaneta recém-descoberto, chamado Gaia-4b, tem um período orbital de 570 dias e uma massa de 12 massas de Júpiter e orbita uma estrela com 64% da massa do sol. Gaia-4b não é apenas o primeiro planeta detectado pela Gaia usando a técnica astrométrica cuja solução orbital é completa e independentemente confirmada, mas também é um dos planetas mais massivos conhecidos a orbitar uma estrela de baixa massa.

"É um momento emocionante tanto para NEID quanto para Gaia", diz Jayadev Rajagopal, cientista do NSF NOIRLab e coautor do artigo. "Gaia está mais do que cumprindo sua promessa de detectar companheiros planetários de estrelas com astrometria altamente precisa, e NEID está demonstrando que sua precisão de velocidade radial de longo prazo é capaz de detectar planetas de baixa massa ao redor dessas estrelas.

"Com mais planetas candidatos surgindo à medida que os dados do último ano são analisados, este trabalho é um prenúncio do futuro, onde as descobertas de planetas e anãs marrons pelo Gaia precisarão ser confirmadas, ou rejeitadas, pelos dados do NEID."

Além da detecção de Gaia-4b e Gaia-5b, os autores fornecem um primeiro vislumbre da "taxa de falsos positivos" do catálogo de Exoplanetas Astrométricos Gaia, que está na faixa de 30–80% em sua amostra. Isso destaca a importância de observações terrestres como aquelas possíveis com NEID na confirmação de candidatos planetários na era de detecção de planetas Gaia.