Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert
Um misterioso exoplaneta a apenas 138 anos-luz da Terra pode estar em processo de transformação.
Uma análise de um exoplaneta chamado HD-207496b revela que o mundo, com 6,1 e 2,25 vezes a massa e o raio da Terra, respectivamente, tem uma atmosfera gasosa, um oceano global ou uma mistura de ambos – e pode estar encolhendo para se tornar uma super-Terra.
Isso pode ajudar os astrônomos a resolver um mistério nas detecções de exoplanetas, uma lacuna entre as massas de planetas rochosos maiores que a Terra e planetas gasosos menores que Netuno. Mas será preciso olhar mais de perto o exoplaneta enigmático para caracterizar sua atmosfera.
Vivemos em uma galáxia diversa, com muitos exoplanetas muito diferentes. Os astrônomos descobriram e confirmaram cerca de 5.300 mundos fora do Sistema Solar no momento em que este artigo foi escrito, com quase o dobro de candidatos não confirmados.
Com esta informação, os cientistas podem realizar análises estatísticas para descobrir tendências em sistemas planetários. E uma coisa interessante que aprendemos é que há uma escassez flagrante de exoplanetas entre 1,5 e 2 vezes a massa da Terra com órbitas menores que cerca de 100 dias.
Isso é conhecido como o pequeno vale do raio planetário. Abaixo dele, geralmente encontramos mundos rochosos como a Terra, Vênus e Marte; nós os chamamos de super-Terras.
Acima dele, encontramos mundos com atmosferas espessas, como miniaturas de Netunos, e os chamamos de mini-Netunos.
As razões para essa escassez não são totalmente claras, mas um crescente corpo de evidências está começando a sugerir que a proximidade da estrela hospedeira tem algo a ver com isso. É possível que, abaixo de um certo limite crítico, um exoplaneta simplesmente não tenha massa suficiente para manter uma compressão gravitacional em sua atmosfera (o gás é evaporado pela radiação da estrela).
Detectamos alguns mundos que contêm pistas sobre esse processo, e os cientistas estão procurando mais, usando o High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (HARPS) no telescópio de 3,6 metros do Observatório Europeu do Sul no Observatório de La Silla, no Chile, acompanhando em candidatos identificados pelo telescópio espacial de caça de exoplanetas TESS da NASA.
Foi isso que trouxe uma equipe internacional liderada pela astrofísica Susana Barros, da Universidade do Porto, em Portugal, ao HD-207496b.
O TESS procura exoplanetas olhando para uma região do céu, com seus instrumentos sensíveis sintonizados com as quedas muito fracas na luz das estrelas que podem ser evidências de um exoplaneta em órbita passando ou transitando entre nós e a estrela.
Se esses trânsitos ocorrerem com regularidade, os astrônomos podem facilmente inferir a presença de um corpo em órbita e determinar seu período.
Se o brilho da estrela for conhecido, a profundidade das quedas de trânsito – quanta luz estelar é bloqueada – permite aos astrônomos calcular o raio do corpo em órbita.
O HARPS detecta outra métrica. Quando um exoplaneta orbita com uma estrela, ele exerce uma atração gravitacional própria. O exoplaneta, tecnicamente, não orbita a estrela; em vez disso, os dois corpos orbitam um centro de massa mútuo, conhecido como baricentro. Como as estrelas são muito mais massivas do que seus mundos, elas não se movem muito, apenas se contorcem no local minuciosamente.
Isso é o que o HARPS pode medir. À medida que a estrela se aproxima e se afasta de nós, o comprimento de onda de sua luz muda, comprimindo quando a estrela se aproxima e se estendendo quando a estrela se afasta. O quanto a estrela se move depende da massa do exoplaneta, então os astrônomos também podem calcular isso.
Depois de conhecer a massa e o raio de um exoplaneta, você pode juntar as duas informações para calcular sua densidade. É aqui que fica realmente interessante porque a densidade pode ser usada para inferir do que o exoplaneta é feito.
Quando o TESS detectou um exoplaneta próximo ao vale do raio, com um raio 2,25 vezes o da Terra e uma órbita de 6,44 dias com uma estrela anã laranja chamada HD-207496, eles foram ao HARPS para um olhar mais atento. Os dados do HARPS revelaram que HD-207496b tem uma massa de cerca de 6,1 vezes a da Terra.
Isso significa que a densidade do exoplaneta é de cerca de 3,27 gramas por centímetro cúbico. Isso é consideravelmente menos denso do que os 5,51 gramas por centímetro cúbico da Terra e implica que a composição de HD-207496b não é inteiramente rochosa. Assim, os pesquisadores realizaram modelagem para ver do que o mundo é feito.
“Descobrimos que HD-207496b tem uma densidade menor que a da Terra e, portanto, esperamos que tenha uma quantidade significativa de água e/ou gás em sua composição”, escrevem os pesquisadores em seu paper. “A partir da modelagem da estrutura interna do planeta, concluímos que o planeta tem uma camada rica em água, uma camada rica em gás ou uma mistura de ambos.”
A modelagem da evaporação revela que, se o exoplaneta tiver uma atmosfera rica em gás de hidrogênio e hélio, esse estado é temporário: a estrela esvaziará o exoplaneta completamente dentro de 520 milhões de anos. Também é possível que a atmosfera já tenha desaparecido e HD-207496b já seja um mundo oceânico puro.
“Em geral”, escreveram os pesquisadores, “esperamos que o planeta tenha água e uma camada de H/He e esteja entre esses dois modelos”.
A estrela, HD-207496, é relativamente jovem, com cerca de 520 milhões de anos. Isso significa que representa uma rara oportunidade de estudar a juventude de um desses exoplanetas antes da transformação em uma super-Terra pura e sem atmosfera, se isso realmente estiver reservado para HD-207496b.
Estudos de acompanhamento para caracterizar a atmosfera, se houver, devem revelar a verdadeira natureza – e o destino final – deste mundo misterioso.
A pesquisa foi aceita em Astronomy & Astrophysics e está disponível no arXiv.
