Um mundo ‘fofo como marshmallow’ foi descoberto com densidade incrivelmente baixa

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A impressão de um artista de um planeta fofo orbitando uma estrela anã vermelha. (Créditos: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani)

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Se olhar para os dados de pesquisa de exoplanetas, a Via Láctea poderia ser vista como uma espécie de terra dos doces fantástica.

Primeiro, houve a descoberta de exoplanetas com a densidade do algodão doce. Agora,  astrônomos dizem que descobriram um mundo que é comparável à densidade do marshmallow. É, dizem eles, o exoplaneta mais ‘fofo’ descoberto até hoje orbitando uma estrela anã vermelha.

Isso é importante. Isso significa que mundos envoltos em quantidades de gás significativas podem ser encontrados orbitando de perto as pequenas e tempestuosas estrelas anãs, que os astrônomos suspeitavam anteriormente que poderiam retirar de qualquer planeta em órbita próxima uma grande proporção de suas atmosferas.

Como as atmosferas são consideradas uma das principais características planetárias que permitem que a vida se forme e prospere, isso teria implicações para nossa compreensão da habitabilidade dos planetas que orbitam estrelas anãs vermelhas.

“Planetas gigantes em torno de estrelas anãs vermelhas têm sido tradicionalmente considerados difíceis de formar”, disse o astrônomo planetário Shubham Kanodia, do Laboratório de Ciências da Terra e dos Planetas do Instituto Carnegie.

“Até agora, isso só foi analisado com pequenas amostras de pesquisas Doppler, que normalmente encontraram planetas gigantes mais distantes dessas estrelas anãs vermelhas. Até agora, não tivemos uma amostra grande o suficiente de planetas para encontrar planetas gasosos próximos de maneira robusta.”

As estrelas anãs vermelhas são, de longe, as estrelas mais numerosas da Via Láctea. Elas são muito pequenas, frias e escuras – tão escuras, na verdade, que nem uma única dessas estrelas pode ser vista a olho nu, apesar de constituir cerca de 73% de todas as estrelas da Via Láctea.

Por serem pequenas, elas queimam mais lentamente e são muito menos quentes do que estrelas como o nosso Sol, o que significa que elas têm uma vida útil significativamente maior. A vida útil do nosso Sol é estimada em cerca de 10 bilhões de anos. Espera-se que as estrelas anãs vermelhas vivam trilhões de anos. Essa longevidade, juntamente com a abundância de estrelas anãs vermelhas, significa que a vida, se for surgir em algum lugar, pode surgir em um planeta orbitando uma estrela anã vermelha.

Mas as anãs vermelhas também podem ser muito, muito mal-humoradas, atacando o espaço ao seu redor com erupções poderosas que podem irradiar e esterilizar qualquer exoplaneta em órbita próxima e retirá-los de suas atmosferas. E como essas estrelas são tão frias, para que um exoplaneta tenha uma temperatura propícia à vida como a conhecemos, esse planeta precisaria estar dentro do alcance das erupções. Então, como você sabe, isso é um problema.

Mas talvez não seja, como sugere este novo mundo. Chama-se TOI-3757b, e é um gigante gasoso que orbita uma estrela anã vermelha na constelação de Auriga, a cerca de 580 anos-luz de distância.

O TOI-3757b foi detectado usando o telescópio espacial TESS, que encontra exoplanetas detectando as quedas regulares na luz causadas pelo planeta que passa na frente da estrela. Se você sabe o quão brilhante é a estrela, a quantidade de luz bloqueada indica o tamanho do exoplaneta. A partir disso, sabemos que o TOI-3757b é um pouco maior que Júpiter.

Então, para obter a massa do exoplaneta, os pesquisadores procuraram mudanças na luz da estrela que mostrassem a atração gravitacional exercida pelo exoplaneta. Como a gravidade está relacionada à massa, isso nos deu uma massa de cerca de 85 Terras.

Júpiter, por contexto, tem cerca de 318 Terras em massa, com uma densidade média de 1,33 gramas por centímetro cúbico. A densidade média do TOI-3757b é de 0,27 gramas por centímetro cúbico. Esse é um exoplaneta extremamente ‘fofo’ – tão ‘fofo’ que não está claro como ele pode ter se formado tão perto de sua estrela: ele completa uma órbita a cada 3,43 dias.

Kanodia e seus colegas acham que pode haver dois fatores em jogo. Em primeiro lugar, os gigantes gasosos se formam com um núcleo rochoso, em torno do qual o gás se acumula para formar uma atmosfera espessa e extensa. Como a estrela anã vermelha é pobre em elementos pesados ​​em comparação com outras anãs vermelhas com gigantes gasosos, talvez o núcleo rochoso tenha se formado um pouco mais lentamente, o que teria atrasado o acúmulo de gás e afetado a densidade do mundo.

Em segundo lugar, a órbita parece ser ligeiramente oval, o que significa que sua distância da estrela varia. Talvez quando se aproxima, a atmosfera se aqueça e se expanda.

Outros astrônomos sugeriram que exoplanetas ‘fofos’ podem ter sistemas de anéis estendidos, como Saturno; mas Kanodia e os outros pesquisadores descobriram que TOI-3757b está simplesmente muito perto de sua estrela para manter um sistema de anéis estável. Então provavelmente é apenas uma atmosfera realmente ‘fofa’.

A equipe espera encontrar e estudar outros mundos de marshmallow por aí, para ajudar a descobrir como eles se formam e sobrevivem em um lugar onde isso deveria ser muito difícil.

“Encontrar mais sistemas desse tipo com planetas gigantes – que já foram teorizados como extremamente raros em torno de anãs vermelhas – faz parte do nosso objetivo de entender como os planetas se formam”, disse Kanodia.

Esperamos que eles estejam suficientemente equipados com doces açucarados.

A pesquisa da equipe foi publicada no The Astronomical Journal.