A descoberta de vários exoplanetas que parecem estar encolhendo parece resolver um ‘elo perdido’ na evolução planetária.
Quatro mini-Netunos nas proximidades de suas estrelas foram encontrados vazando suas atmosferas a uma taxa consistente com eventual perda total. Isso sugere que esses mundos acabarão se encolhendo em planetas terrestres, aproximadamente do tamanho da Terra – e, além disso, é culpa de suas estrelas que o façam.
Embora os cientistas pensem há muito tempo que esses dois tipos de exoplanetas estavam ligados, o caminho pelo qual os mini-Netunos perderam suas atmosferas era desconhecido.
Embora outros mecanismos ainda possam estar em jogo, os mundos em encolhimento recém-identificados sugerem que a remoção por meio de irradiação estelar é uma das principais.
A Via Láctea é um lugar grande e diversificado, e existem muitos tipos de exoplanetas que foram identificados até o momento que são muito diferentes do que encontramos em nosso próprio Sistema Solar. Um deles é o mini-Netuno – o tipo mais comum de mundo detectado pela missão Kepler, mas notavelmente ausente do nosso cantinho da galáxia.
Estes são mundos que são mais massivos que a Terra e menos massivos que Netuno, mas ainda envoltos em uma espessa atmosfera de hidrogênio e hélio, semelhante a Netuno. Curiosamente, esses exoplanetas parecem não ser menores do que cerca de duas vezes o raio da Terra.
Super-Terras são a próxima categoria abaixo, exoplanetas que estão entre 1 e 1,5 vezes o raio da Terra. Entre cerca de 1,5 e 2 raios terrestres, há uma curiosa lacuna na qual os exoplanetas são extremamente escassos. Isso é conhecido como o pequeno intervalo do raio do planeta.
Os cientistas acreditam que essa lacuna existe porque, acima de um certo limite crítico, os exoplanetas têm massa suficiente para reter uma atmosfera primordial substancial que infla seu tamanho, colocando-os na classe dos mini-Netunos. As super-terras, por outro lado, não têm massa suficiente e perderam suas atmosferas primordiais ou nunca as tiveram.
A próxima pergunta é, então, se esses exoplanetas começaram com atmosferas primordiais, como eles se perderam?
Um caminho potencial, chamado de perda de massa alimentada pelo núcleo, é o calor interno resultante da formação planetária, na qual a energia de ligação gravitacional é convertida em calor que ejeta a atmosfera primordial. A outra é chamada de fotoevaporação, na qual intensa irradiação de raios-X e ultravioleta da jovem estrela retira a atmosfera do exoplaneta.
Determinar qual desses cenários leva à transformação de mini-Netunos em super-Terras requer observar exoplanetas vazando e determinar a taxa na qual eles estão perdendo massa.
Isso nos traz de volta a um novo artigo, de uma equipe de pesquisadores liderada pelo astrônomo Michael Zhang, do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech). Eles usaram espectroscopia para estudar as atmosferas de quatro jovens mini-Netunos próximos que orbitam estrelas anãs laranja, para determinar a taxa na qual esses exoplanetas estão vazando hélio para o espaço.
Esses quatro mini-Netunos incluem um chamado TOI 560b, que tem um raio de 2,8 vezes o da Terra, cuja análise foi publicada por Zhang e seus colegas no início deste ano.
Os outros três são novos: TOI 1430.01, com 2,1 vezes o tamanho da Terra; TOI 1683.01, com 2,3 vezes o tamanho da Terra; e TOI 2076b, com 2,52 vezes o tamanho da Terra.
Todos os quatro planetas tiveram fluxos significativos de hélio, a equipe descobriu, a uma taxa consistente com fotoevaporação, em vez de perda de massa alimentada pelo núcleo. Além disso, essa taxa de perda é suficiente para retirar as atmosferas desses exoplanetas em apenas algumas centenas de milhões de anos, descobriu a equipe – essa é uma escala de tempo bastante curta em contextos cósmicos.
A equipe diz que suas descobertas sugerem que a maioria dos mini-Netunos que orbitam estrelas semelhantes ao Sol provavelmente se transformam em super-Terras, e o fazem por fotoevaporação.
“Concluímos que muitos, se não todos, desses planetas perderão seus envelopes ricos em hidrogênio e se tornarão super-Terras”, escreveram Zhang e seus colegas em seu artigo, que aguarda revisão por pares.
“Nossos resultados demonstram que a maioria dos mini-Netunos que orbitam estrelas semelhantes ao Sol têm atmosferas primordiais e que a fotoevaporação é um mecanismo eficiente para remover essas atmosferas e transformar esses planetas em super-Terras.”
Publicado em 11/08/2022 23h59
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