Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert
Existem muitos planetas estranhos e maravilhosos fora do Sistema Solar, mas um mundo recém-descoberto é uma verdadeira raridade espacial.
O exoplaneta TOI-5205b é um gigante gasoso com aproximadamente o mesmo tamanho e massa de Júpiter, orbitando a anã vermelha TOI-5205. Mas não há nada de incomum nisso; planetas orbitam estrelas o tempo todo.
O que é incomum é o tamanho do TOI-5205 em comparação com o exoplaneta do tamanho de Júpiter. A estrela tem quase quatro vezes o raio de seu planeta, registrando pouco menos de 40% do raio e da massa do Sol. Além disso, a órbita do TOI-5205b é desconfortavelmente próxima, viajando ao redor da anã vermelha uma vez a cada 1,6 dias.
Esta é uma das primeiras vezes que um exoplaneta tão grande foi encontrado orbitando uma anã vermelha tão pequena, e os astrônomos ainda não descobriram como surgiu um emparelhamento tão estranho. Isso vai contra nossa compreensão atual da formação planetária.
“A estrela hospedeira, TOI-5205, tem apenas cerca de quatro vezes o tamanho de Júpiter”, disse o astrônomo Shubham Kanodia, da Instituição Carnegie para Ciência, “ainda assim conseguiu formar um planeta do tamanho de Júpiter, o que é bastante surpreendente. “
As estrelas anãs vermelhas são as menores estrelas da sequência principal que conhecemos; se fosse um pouco menor, começaríamos a ir para o território das anãs marrons que não são exatamente estrelas. Elas têm pouca massa, brilho e calor, queimando seus estoques de hidrogênio tão lentamente que sua expectativa de vida projetada pode chegar a trilhões de anos, muito mais do que a idade atual de 13,8 bilhões de anos do Universo.
Por serem tão pequenas e fracas, as anãs vermelhas não podem ser vistas a olho nu; ainda assim, são as estrelas mais numerosas da Via Láctea. Dos 5.250 exoplanetas confirmados no momento da redação deste artigo, apenas 240 orbitam estrelas anãs vermelhas; apenas cerca de uma dúzia deles são do tamanho de Júpiter ou maiores.
O que entendemos sobre a formação de planetas sugere que tais pares de estrelas e exoplanetas são improváveis. As estrelas se formam a partir de aglomerados em densas nuvens de gás e poeira. À medida que crescem, o material ao seu redor se aglutina em um disco que alimenta a estrela bebê, um pouco como a água escorrendo pelo ralo. Uma vez que a estrela é massiva o suficiente, ela emite ventos poderosos que sopram o material mais próximo para longe, interrompendo o crescimento da estrela.
O que resta neste disco então forma objetos que orbitam a estrela, agrupando-se para crescer gradualmente em planetas. Para fazer um gigante gasoso, nossa modelagem atual sugere que cerca de 10 massas terrestres de material de disco rochoso são necessárias para fazer o núcleo planetário, que então acumula gás para criar uma atmosfera estendida gigante. Esse processo também deve acontecer de forma relativamente rápida, antes que a estrela bebê varra os restos do disco.
Nossos modelos também sugerem que uma pequena estrela anã vermelha não deve ter material suficiente em seu disco para que esse processo ocorra dentro do prazo necessário.
“A existência de TOI-5205b amplia o que sabemos sobre os discos nos quais esses planetas nascem”, disse Kanodia.
“No começo, se não houver material rochoso suficiente no disco para formar o núcleo inicial, não se pode formar um planeta gigante gasoso. E no final, se o disco evaporar antes que o núcleo maciço seja formado, então não se pode formar um planeta gigante gasoso. E, no entanto, o TOI-5205b se formou apesar dessas barreiras. Com base em nossa compreensão nominal atual da formação do planeta, o TOI-5205b não deveria existir; é um planeta ‘proibido’.”
O exoplaneta foi descoberto com base em trânsitos, que é quando um mundo em órbita passa entre nós e sua estrela hospedeira. Esta passagem ofusca a luz da estrela; se o brilho intrínseco da estrela for conhecido, os astrônomos podem calcular o tamanho do exoplaneta. A interação gravitacional entre a estrela e o exoplaneta também faz com que a estrela “oscile” levemente no local, e medir essa oscilação permite aos astrônomos calcular a massa do exoplaneta.
Com base nessas observações, Kanodia e sua equipe descobriram que o exoplaneta tem 1,08 vezes a massa e 1,03 vezes o raio de Júpiter. É 27,2 por cento do raio da estrela, que é 39,4 e 39,2 por cento da massa e raio do Sol, respectivamente.
Isso parece extremo, mas ainda mais fascinante, TOI-5205b não está sozinho. Um paper recentemente carregado no servidor de pré-publicação arXiv e aceito para publicação detalha a descoberta de TOI-3235b, um exoplaneta com 0,665 vezes a massa e 1,07 vezes o raio de Júpiter, orbitando uma anã vermelha com 0,394 vezes a massa e 0,37 vezes o raio do Sol, com um período de 2,6 dias.
E em 2021, os astrônomos anunciaram a descoberta do TOI-519b, um gigante gasoso com até 14 vezes a massa e 1,07 vezes o raio de Júpiter, orbitando uma anã vermelha com 0,37 vezes a massa e o raio do Sol, com período de 1,27 dias.
Portanto, esses exoplanetas podem existir, mesmo que raramente. Caberão aos trabalhos futuros descobrirem como. Felizmente, os trânsitos desses exoplanetas podem ajudar.
A luz da estrela muda à medida que passa pela atmosfera do exoplaneta; com um poderoso telescópio infravermelho como o JWST, essas mudanças podem ser examinadas em detalhes minuciosos para determinar de que são feitas essas atmosferas.
Talvez também contenham algumas pistas que levem à resolução deste fascinante mistério.
A pesquisa foi publicada no The Astronomical Journal.
