Imagine estar em um lugar onde os ventos são tão fortes que se movem na velocidade do som. Esse é apenas um aspecto da atmosfera em XO-3b, um de uma classe de exoplanetas (planetas fora do nosso sistema solar), conhecidos como Júpiteres quentes. A órbita excêntrica do planeta também leva a variações sazonais centenas de vezes mais fortes do que as que experimentamos na Terra. Em um artigo recente, uma equipe de pesquisa liderada por McGill fornece uma nova visão sobre como são as estações em um planeta fora do nosso sistema solar.
Os pesquisadores também sugerem que a órbita oval, temperaturas de superfície extremamente altas (2.000 graus C – quente o suficiente para vaporizar rocha) e “inchaço” do XO-3b revelam traços da história do planeta. As descobertas potencialmente avançarão tanto na compreensão científica de como os exoplanetas se formam e evoluem e fornecerão algum contexto para os planetas em nosso próprio sistema solar.
Os Júpiteres quentes são mundos massivos e gasosos como Júpiter, que orbitam mais perto de suas estrelas-mãe do que Mercúrio está do Sol. Embora não estejam presentes em nosso próprio sistema solar, eles parecem ser comuns em toda a galáxia. Apesar de ser o tipo de exoplaneta mais estudado, permanecem grandes questões sobre como eles se formam. Poderia haver subclasses de Júpiteres quentes com diferentes histórias de formação? Por exemplo, esses planetas tomam forma longe de suas estrelas-mãe – a uma distância em que é frio o suficiente para que moléculas como a água se tornem sólidas – ou mais próximas. O primeiro cenário se encaixa melhor com as teorias sobre como os planetas em nosso próprio sistema solar nascem, mas o que levaria esses tipos de planetas a migrar tão perto de suas estrelas-mãe ainda não está claro.
Para testar essas ideias, os autores de um estudo recente liderado por McGill usaram dados do Telescópio Espacial Spitzer aposentado da NASA para observar a atmosfera do exoplaneta XO-3b. Eles observaram estações excêntricas e mediram a velocidade do vento no planeta obtendo uma curva de fase do planeta à medida que completava uma revolução completa em torno de sua estrela hospedeira.
Olhando para a dinâmica atmosférica e evolução interior
“Este planeta é um estudo de caso extremamente interessante para a dinâmica atmosférica e evolução interior, pois está em um regime intermediário de massa planetária, onde processos normalmente negligenciados por Júpiteres quentes menos massivos podem entrar em ação”, diz Lisa Dang, primeira autora de um artigo publicado recentemente no The Astronomical Journal, um Ph.D. estudante do Departamento de Física da McGill University. “XO-3b tem uma órbita oval em vez da órbita circular de quase todos os outros Júpiteres quentes conhecidos. Isso sugere que ele migrou recentemente em direção à sua estrela-mãe; se for esse o caso, acabará por se estabelecer em uma órbita mais circular.”
A órbita excêntrica do planeta também leva a variações sazonais centenas de vezes mais fortes do que as que experimentamos na Terra. Nicolas Cowan, professor da McGill, explica: “O planeta inteiro recebe três vezes mais energia quando está perto de sua estrela durante um breve verão, do que quando está longe da estrela”.
Os pesquisadores também reestimaram a massa e o raio do planeta e descobriram que o planeta era surpreendentemente mais inchado do que o esperado. Eles sugerem e que a possível fonte desse aquecimento pode ser devido a restos de fusão nuclear.
Excesso de calor e inchaço devido ao aquecimento das marés?
Observações de Gaia, uma missão da ESA (Agência Espacial Européia), descobriram que o planeta é mais inchado do que o esperado, o que indica que seu interior pode ser particularmente energético. As observações do Spitzer também sugerem que o planeta produz muito do seu próprio calor, já que o excesso de emissão térmica do XO-3b não é sazonal, é observado ao longo do ano no XO-3b. É possível que o excesso de calor venha do interior do planeta, por meio de um processo chamado aquecimento de maré. O aperto gravitacional da estrela no planeta oscila à medida que a órbita oblonga leva o planeta mais longe e depois mais perto da estrela. As mudanças resultantes na pressão interna produzem calor.
Para Dang, esse incomum Júpiter quente oferece uma oportunidade de testar ideias sobre quais processos de formação podem produzir certas características nesses exoplanetas. Por exemplo, o aquecimento das marés em outros Júpiteres quentes também pode ser um sinal de migração recente? O XO-3b sozinho não desvendará o mistério, mas serve como um teste importante para ideias emergentes sobre esses gigantes escaldantes.
Publicado em 16/01/2022 06h14
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