Usando observações do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, uma equipe internacional de astrônomos descobriu um trio de mundos quentes maiores do que a Terra orbitando uma versão muito mais jovem do nosso Sol chamado TOI 451. O sistema reside na corrente Pisces-Eridanus recentemente descoberta , uma coleção de estrelas com menos de 3% da idade de nosso sistema solar que se estende por um tera§o do canãu.

Os planetas foram descobertos em imagens TESS tiradas entre outubro e dezembro de 2018. Estudos de acompanhamento do TOI 451 e seus planetas inclua­ram observações feitas em 2019 e 2020 usando o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, que já foi aposentado, bem como muitos baseados em solo instalações. Os dados infravermelhos de arquivo do satanãlite Near-Earth Object Wide Field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) da NASA - coletados entre 2009 e 2011 sob seu apelido anterior, WISE - sugerem que o sistema retanãm um disco frio de poeira e detritos rochosos. Outras observações mostram que TOI 451 provavelmente tem dois companheiros estelares distantes circulando um ao outro muito além dos planetas.

"Este sistema verifica muitas caixas para os astra´nomos", disse Elisabeth Newton, professora assistente de física e astronomia no Dartmouth College em Hanover, New Hampshire, que liderou a pesquisa. "Tem apenas 120 milhões de anos e apenas 400 anos-luz de distância, permitindo observações detalhadas deste jovem sistema planetario. E como existem três planetas entre duas e quatro vezes o tamanho da Terra, eles são alvos especialmente promissores para testar teorias sobre como as atmosferas planeta¡rias evoluir."

Um artigo relatando as descobertas foi publicado em 14 de janeiro no The Astronomical Journal .

Riachos estelares se formam quando a gravidade de nossa gala¡xia, a Via La¡ctea, separa aglomerados de estrelas ou gala¡xias ana£s. As estrelas individuais se movem ao longo da a³rbita original do aglomerado, formando um grupo alongado que se dispersa gradualmente.

Em 2019, uma equipe liderada por Stefan Meingast, da Universidade de Viena, usou dados da missão Gaia da Agência Espacial Europanãia para descobrir o rio Pisces-Eridanus, nomeado para as constelações contendo as maiores concentrações de estrelas. Estendendo-se por 14 constelações, o riacho tem cerca de 1.300 anos-luz de comprimento. No entanto, a idade inicialmente determinada para o riacho era muito mais velha do que agora pensamos.

Mais tarde, em 2019, pesquisadores liderados por Jason Curtis, da Columbia University, em Nova York, analisaram os dados do TESS para dezenas de membros do fluxo. Estrelas mais jovens giram mais rápido do que suas contrapartes mais antigas e também tendem a ter manchas estelares proeminentes - regiaµes mais escuras e frias como manchas solares. Amedida que esses pontos giram para dentro e para fora de nossa visão, eles podem produzir pequenas variações no brilho de uma estrela que o TESS pode medir.

As medições TESS revelaram evidaªncias esmagadoras de manchas estelares e rápida rotação entre as estrelas da corrente. Com base neste resultado, Curtis e seus colegas descobriram que o riacho tinha apenas 120 milhões de anos - semelhante ao famoso aglomerado das Plaªiades e oito vezes mais jovem do que as estimativas anteriores. A massa, a juventude e a proximidade da corrente Pisces-Eridanus fazem dela um laboratório fundamental para estudar a formação e evolução de estrelas e planetas.

"Graças a  cobertura de quase todo o canãu do TESS, medições que poderiam apoiar uma busca por planetas orbitando membros desta corrente já estavam disponí­veis para nosquando a corrente foi identificada", disse Jessie Christiansen, co-autora do artigo e vice-cientista liderar no Arquivo de Exoplanetas da NASA, uma instalação para pesquisar mundos além do nosso sistema solar gerenciado pela Caltech em Pasadena, Califa³rnia. "Os dados do TESS continuara£o nos permitindo expandir os limites do que sabemos sobre exoplanetas e seus sistemas nos anos que vira£o."

A jovem estrela TOI 451, mais conhecida pelos astrônomos como CD-38 1467, fica a cerca de 400 anos-luz de distância, na constelação de Eridanus. Ele tem 95% da massa do nosso Sol, mas é12% menor, um pouco mais frio e emite 35% menos energia. TOI 451 gira a cada 5,1 dias, o que émais de cinco vezes mais rápido que o sol.

TESS identifica novos mundos procurando por tra¢nsitos, as sombras leves e regulares que ocorrem quando um planeta passa na frente de sua estrela de nossa perspectiva. Tra¢nsitos de todos os três planetas são evidentes nos dados do TESS. A equipe de Newton obteve medições do Spitzer que apoiaram as descobertas do TESS e ajudaram a descartar possa­veis explicações alternativas. Outras observações de acompanhamento vieram do Observatório Las Cumbres - uma rede global de telesca³pios sediada em Goleta, Califórnia - e do Telescópio de Pesquisa de Exoplanetas de Perth, na Austra¡lia.

Mesmo o planeta mais distante do TOI 451 orbita três vezes mais perto do que Mercaºrio jamais se aproxima do Sol, então todos esses mundos são bastante quentes e inóspitos para a vida como nosos conhecemos. As estimativas de temperatura variam de cerca de 2.200 graus Fahrenheit (1.200 graus Celsius) para o planeta mais interno a cerca de 840 F (450 C) para o mais externo.

TOI 451 b orbita a cada 1,9 dias, écerca de 1,9 vezes o tamanho da Terra e sua massa estimada varia de duas a 12 vezes a da Terra. O pra³ximo planeta a sair, TOI 451 c, completa uma a³rbita a cada 9,2 dias, écerca de três vezes maior que a Terra e possui entre três e 16 vezes a massa da Terra. O maior e mais distante mundo, TOI 451 d, circula a estrela a cada 16 dias, tem quatro vezes o tamanho do nosso planeta e pesa entre quatro e 19 massas terrestres.

Os astrônomos esperam que planetas tão grandes como estes retenham grande parte de sua atmosfera, apesar do intenso calor de sua estrela próxima. Diferentes teorias de como as atmosferas evoluem no momento em que um sistema planetario atinge a idade de TOI 451 preveem uma ampla gama de propriedades. Observar a luz das estrelas passando pela atmosfera desses planetas oferece uma oportunidade de estudar esta fase de desenvolvimento e pode ajudar a restringir os modelos atuais.

"Medindo a luz das estrelas que penetra na atmosfera de um planeta em diferentes comprimentos de onda, podemos inferir sua composição química e a presença de nuvens ou neblinas de alta altitude", disse Elisa Quintana, astrofa­sica do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland. "Os planetas do TOI 451 oferecem excelentes alvos para tais estudos com o Hubble e o futuro Telescópio Espacial James Webb."

As observações do WISE mostram que o sistema éexcepcionalmente brilhante em luz infravermelha, que éinvisível aos olhos humanos, em comprimentos de onda de 12 e 24 micra´metros. Isso sugere a presença de um disco de destroa§os, onde corpos rochosos semelhantes a astera³ides colidem e se transformam em pa³. Embora Newton e sua equipe não possam determinar a extensão do disco, eles o imaginam como um anel difuso de rocha e poeira centrado tão longe da estrela quanto Jaºpiter estãodo nosso sol.

Os pesquisadores também investigaram uma fraca estrela vizinha que aparece a cerca de dois pixels de distância do TOI 451 em imagens TESS. Com base nos dados de Gaia, a equipe de Newton determinou que esta estrela éuma companheira gravitacional localizada tão longe de TOI 451 que sua luz leva 27 dias para chegar la¡. Na verdade, os pesquisadores acham que a companheira éprovavelmente um sistema bina¡rio de duas estrelas ana£s do tipo M , cada uma com cerca de 45% da massa do Sol e emitindo apenas 2% de sua energia.