Marés em exoplanetas “quentes” e estrelas: estudo do cenário evolutivo do CoRoT 20B

Abstract

Trabalhando-se com a teoria de marés desenvolvida no IAG-USP - a teoria da maré de fluência (Creeping Tide) (Ferraz-Mello, 2013) - realizou-se o estudo do cenário evolutivo do planeta CoRot 20b com um código (gamma-brak.f), no qual a evolução dos parâmetros do planeta e da estrela foram estudados. CoRot 20b é um exoplaneta do tipo Júpiter “quente”, isto é, planeta com massa da ordem do planeta Júpiter, 4.24 ± 0.23MJúp, que está próximo à estrela central, e, consequentemente possui período de revolução baixo, aprox. 9.2dias. Tal estudo pôde ser realizado devido a essa proximidade do planeta à estrela central, o que torna os efeitos de maré preponderantes tanto no planeta, como na estrela hospedeira. Além disso, a órbita apresenta excentricidade não nula (e=0.56), isto é, não circularizou ainda, e, portanto, não houve tempo de ocorrer a sincronização dos períodos de rotação e orbital, dessa maneira, podendo ser simulados tais cenários. No passado os estudos da evolução determinada pelas marés em sistemas planetários foram conduzidos com base nas teorias de Darwin (sec. XIX) usando-se as versões elaboradas por Mignard (1979) e por Ferraz-Mello et al. (2008). Nesses estudos não eram considerados fatores como a atividade da estrela (a qual corresponde o fator de breque f), existência de outros planetas no sistema. No modelo agora considerado são inseridos o fator de relaxação da maré γ e o fator de breque f. Os resultados existentes na literatura correspondem aos fatores de relaxação do planeta e da estrela hospedeira (G2V) desse sistemacomo sendo γA = 9 Hz e γB = 10 Hz, respectivamente. Notou-se que, na verdade, este último valor não influi de maneira significativa na evolução dos parâmetros orbitais, já que valores de γB altos implicam numa dissipação de energia menor, enquanto que menores valores do fator de relaxação maior será a dissipação de energia do sistema. Os valores típicos γB encontrados em estudos de outros planetas estão na faixa de 30 – 70 Hz. Considerando-se apenas maré, observou-se que o sistema sincronizava em cerca de 12 bilhões de anos, ou seja, os períodos de rotação do planeta, da estrela e de revolução do planeta convergiram para um mesmo valor (P~4.05 dias). No estudo agora feito se considera também o fato de a estrela ser do tipo solar, e, portanto, ser ativa e perder momento angular ao ejetar massa (vento estelar), que na prática significa diminuir o período de rotação. Quando foi considerado um fator de breque magnético f=0 (isto é, ausência de breque) os resultados foram consistentes com o encontrado na literatura, entretanto, de maneira complementar, quando se considerou um fator f=1 (breque máximo) o sistema evoluiu de uma maneira bem diferente da clássica. O sistema no tempo de 12 bilhões de anos nem mesmo chegou a circularizar, dessa forma, não houve tempo de sincronizar a rotação da estrela e do planeta com o período orbital do planeta.