Um exoplaneta recém-descoberto tem características tão peculiares que os astrónomos pensam que deve ter sofrido uma colisão gigante em algum momento do seu passado.
TOI-1853b é um exoplaneta apenas um pouco menor que Netuno, mas quase duas vezes mais denso que a Terra, sugerindo uma composição rica em rocha que é difícil de explicar através da formação normal do planeta e dos canais de evolução.
Em vez disso, uma equipe – liderada pelo físico Luca Naponiello, da Universidade de Roma Tor Vergata, em Itália, e da Universidade de Bristol, no Reino Unido – acredita que já foi o núcleo de um mundo muito maior e mais gasoso, que perdeu a sua atmosfera através de violência extrema.
“Este planeta é muito surpreendente! Normalmente esperamos que os planetas que se formam com esta quantidade de rocha se tornem gigantes gasosos como Júpiter, que têm densidades semelhantes às da água,” explica o físico Jingyao Dou, da Universidade de Bristol.
“TOI-1853b é do tamanho de Netuno, mas tem uma densidade maior que o aço. Nosso trabalho mostra que isso pode acontecer se o planeta experimentou colisões planeta-planeta extremamente energéticas durante sua formação. Essas colisões removeram parte da atmosfera mais leve e da água, deixando um planeta de alta densidade e substancialmente enriquecido com rochas.”
TOI-1853b é uma raridade entre os exoplanetas. Situa-se solidamente numa lacuna conhecida como deserto netuniano – um mundo em torno do tamanho de Netuno, numa órbita próxima da sua estrela.
Apenas um pequeno punhado de mundos que se enquadram nesta descrição foram encontrados, dos mais de 5.500 exoplanetas confirmados até o momento. Descobrir por que existem tão poucos exoplanetas no deserto netuniano ajudar-nos-ia a compreender melhor a formação e evolução planetária.
TOI-1853b tem 3,46 vezes o raio da Terra; Netuno tem 3,88 raios terrestres. Mas as semelhanças terminam aí. O exoplaneta orbita a sua estrela hospedeira, uma anã laranja com cerca de 80% do tamanho do Sol, uma vez a cada 1,24 dias. Embora o seu raio não exija muito a imaginação, a sua massa é verdadeiramente desconcertante: 73,2 vezes a massa da Terra. Netuno tem apenas 17,15 massas terrestres.
Com esse tamanho e massa, calcula a equipe, o TOI-1853b tem uma densidade de 9,7 gramas por centímetro cúbico. Isso é selvagem. Netuno tem uma densidade média de 1,64 gramas por centímetro cúbico. A média da Terra é de 5,15 gramas. O ferro tem densidade de 7,87 gramas por centímetro cúbico e a densidade do aço é quase a mesma.
A densidade de Netuno é tão baixa porque tem uma atmosfera espessa e extensa. O que a densidade do TOI-1853b nos diz é que sua composição deve conter muitos materiais mais densos, e não muita atmosfera. (Além disso, a densidade do núcleo da Terra é de até 13 gramas; o material dentro de um corpo massivo é comprimido por toda a massa que está em cima dele, então sua densidade aumenta.)
Naponiello e sua equipe conduziram simulações para determinar como um planeta na galáxia poderia se tornar assim. Eles descobriram que a explicação mais provável é um impacto de alta velocidade entre dois exoplanetas massivos, ainda em formação, que os comprimiu e ejetou a atmosfera.
“A nossa contribuição para o estudo foi modelar impactos gigantes extremos que poderiam potencialmente remover a atmosfera mais leve e a água/gelo do planeta maior original, a fim de produzir a densidade extrema medida”, diz o físico Phil Carter, da Universidade de Bristol.
“Descobrimos que o corpo planetário inicial provavelmente precisaria ser rico em água e sofrer um impacto gigante extremo a uma velocidade superior a 75 quilômetros por segundo para produzir TOI-1853b como é observado.”
A equipa planeja realizar observações de acompanhamento para procurar vestígios de uma atmosfera em torno de TOI-1853b e analisar a sua composição, para determinar se o seu cenário de colisão é provável.
Curiosamente, outro exoplaneta semelhante acaba de ser encontrado por outro grupo de cientistas. TOI-332b tem 3,2 raios terrestres, 57,2 massas terrestres, em uma órbita de 18,72 horas ao redor de uma anã laranja e tem uma densidade de 9,6 gramas por centímetro cúbico. Talvez as duas equipes distintas pudessem combinar seus esforços.
“Não tínhamos investigado anteriormente impactos tão gigantescos e extremos, pois não eram algo que esperávamos”, diz a física Zoë Leinhardt, da Universidade de Bristol.
“Há muito trabalho a ser feito para melhorar os modelos de materiais subjacentes às nossas simulações e para ampliar a gama de impactos gigantes extremos modelados.”
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
