Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert
Um mundo raro a 245 anos-luz de distância pode ser a chave para desvendar um mistério planetário.
Um exoplaneta chamado TOI-733b tem pouco menos de duas vezes o raio da Terra e orbita uma estrela um pouco menor que o Sol com um período de 4,9 dias. Medições de sua densidade sugerem que ele pode ter perdido sua atmosfera ou ser um mundo aquático coberto por oceanos.
Em uma proximidade orbital tão próxima, é provável que o calor da estrela esteja evaporando da atmosfera do TOI-733b – o que significa que, em um período relativamente curto, ele pode se transformar em uma pequena rocha seca.
Isso, de acordo com uma equipe de astrônomos liderada por Iskra Georgieva, da Universidade Técnica Chalmers, na Suécia, pode ajudar os cientistas a descobrir uma curiosa lacuna no registro de exoplanetas: por que existem tão poucos mundos entre 1,5 e 2 raios da Terra.
A pesquisa, aceita para publicação na Astronomy & Astrophysics, está disponível no servidor de pré-publicação arXiv.
Desde que os primeiros exoplanetas foram descobertos na década de 1990, passamos por uma espécie de boom de descoberta de exoplanetas. No momento da redação deste paper, mais de 5.300 exoplanetas foram descobertos e confirmados, juntamente com milhares de outros candidatos. Tudo isso significa que podemos começar a ver alguns padrões emergirem.
Alguns desses padrões são devidos à maneira como procuramos exoplanetas. Os dois métodos primários são trânsitos e velocidade radial.
Um trânsito observa as mudanças fracas na luz das estrelas quando um exoplaneta em órbita passa entre nós e a estrela. As medições de velocidade radial procuram as pequenas mudanças no comprimento de onda da luz estelar à medida que a estrela é puxada pela gravidade do exoplaneta.
Ambos os métodos são melhores na detecção de mundos maiores em órbitas próximas, então eles constituem a maioria dos exoplanetas que encontramos.
Mas alguns outros padrões não podem ser explicados pela tecnologia humana. Um exemplo flagrante é o pequeno vale do raio do planeta. Encontramos surpreendentemente poucos mundos entre a categoria super-Terra de exoplanetas, até 1,5 raios terrestres, e mini-Netunos, acima de 2 raios terrestres.
A razão para essa lacuna é desconhecida, mas evidências recentes estão começando a aumentar para o encolhimento de mini-Netunos – mundos no lado superior do vale do raio que perdem suas atmosferas sob o calor escaldante de suas estrelas, tornando-se núcleos menores, secos e despojados no lado inferior do vale do raio.
Não está totalmente claro, no entanto, se a estrela está causando perda de massa ou se é um processo interno, impulsionado pelo calor que escapa do núcleo do exoplaneta.
Os exoplanetas dentro do vale do raio são a chave para desvendar o mistério. Se pudermos encontrar um número significativo de mundos que estão passando por esse processo, os astrônomos planetários podem analisá-los para tentar entender melhor por que há uma lacuna tão estranha nos tamanhos dos exoplanetas.
Georgieva e sua equipe encontraram um exoplaneta em órbita em dados coletados pelo telescópio de caça de exoplanetas TESS da NASA e usaram o espectrógrafo High Accuracy Radialspeed Planet Searcher (HARPS) no telescópio de 3,6 metros do Observatório de La Silla do OES para medir suas características.
Os dados de trânsito do TESS revelaram o período orbital do exoplaneta, colocando o mundo perto o suficiente para a fotoevaporação. Mas os dados de trânsito não revelam apenas o período orbital. Se você sabe o quão intrinsecamente brilhante é uma estrela, a quantidade de luz bloqueada por um trânsito exoplanetário permite que os astrônomos saibam o raio desse exoplaneta.
Isso levou a uma medição de 1,99 raios da Terra. E o espectrógrafo HARPS mediu a velocidade radial da estrela. Novamente, isso pode ajudar a analisar consideravelmente o exoplaneta. Se você conhece a massa da estrela, o quanto ela está se movendo enquanto interage gravitacionalmente com o exoplaneta pode lhe dizer qual é a massa do exoplaneta. Nesse caso, essa massa era de 5,72 massas terrestres.
A massa e o raio podem então ser combinados para derivar a densidade, a partir da qual a composição pode ser inferida. TOI-733b tem uma densidade de 3,98 gramas por centímetro cúbico. Isso é apenas um pouco mais que a densidade de Marte e menos que a densidade da Terra que tem 5,51 gramas por centímetro cúbico.
Não sabemos exatamente do que o TOI-733b é feito, mas a equipe realizou a modelagem e descobriu que, se o exoplaneta já teve uma atmosfera semelhante a Netuno de hidrogênio e hélio, provavelmente já a perdeu. No entanto, se for esse o caso, o exoplaneta reformou uma atmosfera secundária de elementos mais pesados.
Também é possível que seja um mundo oceânico. Nesse caso, ainda teria perdido seu hidrogênio e hélio, mas a atmosfera restante seria rica em vapor d’água, mais resistente a processos fotoevaporativos. Nesse caso, o exoplaneta não teria sofrido nenhuma perda significativa de massa atmosférica.
“Responder à questão de saber se o TOI-733b tem uma atmosfera secundária ou é um planeta oceânico se resume a diferenciar entre um planeta semelhante a Netuno que perdeu aproximadamente 10% de H/He para deixar para trás uma atmosfera de vapor de voláteis mais pesados, e um que se formou e permaneceu relativamente o mesmo ao longo de sua evolução”, escreveram os pesquisadores.
“Embora esteja além do escopo deste paper, encontrar uma resposta para essa pergunta terá amplas implicações em nossa compreensão dos exoplanetas”.
Infelizmente, teremos que esperar um pouco por respostas. Podemos sondar as atmosferas de alguns exoplanetas em trânsito. Trata-se de estudar as mudanças na luz da estrela durante os trânsitos exoplanetários; qualquer luz que passe pela atmosfera mudará, e os cientistas podem estudar essas mudanças para descobrir a composição atmosférica.
Mas TOI-733b não é um planeta particularmente bom para realizar tal sonda. Teremos que esperar que a próxima geração de telescópios seja capaz de investigar os segredos atmosféricos do TOI-733b. Quando chegar a hora, porém, a pesquisa da equipe indica que valerá a pena dar uma olhada.
“De acordo com todos os relatos, o TOI-733 b parece ser um planeta interessante e tem o potencial de ser uma peça pequena, mas fundamental, para resolver grandes quebra-cabeças na ciência dos exoplanetas”, escreveram eles.
“Com análises teóricas cada vez mais aprofundadas e a promessa de acompanhamento de alta precisão por instalações atuais e futuras, parece que estamos no caminho certo para encontrar respostas para as principais questões relacionadas à formação e evolução de planetas”.
A pesquisa foi aceita na Astronomy & Astrophysics e está disponível no arXiv.
