Quanto mais aprendemos sobre exoplanetas, mais percebemos que o universo é mais estranho do que jamais imaginamos.
É quase difícil acreditar que, até os primeiros anos da década de 1990, os astrônomos ainda não haviam descoberto um planeta fora do sistema solar.
Mesmo que os cientistas estivessem certos de que outras estrelas orbitavam outras estrelas, havia pouca evidência de outros sistemas planetários até a descoberta de dois planetas extrasolares – ou exoplanetas – orbitando o pulsar PSR 1257 + 12 em 1992 por Aleksander Wolszczan e Dale Frail, conforme registrado em a revista Nature.
Esta descoberta inicial foi logo seguida pela observação de 51 Pegasi b – o primeiro exoplaneta descoberto em torno de uma estrela semelhante ao Sol – em 1995, pelo qual os astrônomos Michel Mayor e Didier Queloz receberam o Prêmio Nobel de Física 2019.
Desde 1995, nosso catálogo de exoplanetas se expandiu rapidamente. Já confirmamos mais de 4.000 mundos fora do nosso sistema solar, com mais 7.000 suspeitos esperando para serem classificados, de acordo com a NASA.
À medida que nossos métodos de observação melhoram, esse processo de descoberta apenas começou. E ainda neste ano, será lançado o Telescópio Espacial James Webb (JWST), com parte de sua missão dedicada à busca de exoplanetas.
Um fator surpreendente começou a se apresentar à medida que aprendemos mais sobre os mundos fora do sistema solar; o universo é estranho. Muito estranho. De mundos que chovem de ferro e vidro a mundos de diamante e planetas que escaparam das garras de suas estrelas-mãe, nosso crescente catálogo de exoplanetas demonstra que nosso próprio sistema solar é reconfortantemente enfadonho.
WASP-76b: O exoplaneta que faz chover ferro fundido
Identificado em 2013 e posteriormente investigado pelo instrumento ESPRESSO no Very Large Telescope em 2020, WASP-76b é um planeta que está bloqueado pela maré em relação à sua estrela-mãe BD + 01 316. Isso significa que um lado do planeta fica de frente para a estrela permanentemente causando temperaturas escaldantes de cerca de 4.532 graus F (2.500 graus C) – quente o suficiente para vaporizar o ferro.
O lado voltado para a estrela de WASP-76b é torrado por radiação que é milhares de vezes mais intensa do que a que a Terra recebe do sol, enquanto o lado voltado para longe da estrela de tipo F experimenta uma noite perpétua. No entanto, embora o “lado diurno” do planeta experimente temperaturas infernais, isso não significa que as condições no “lado noturno” sejam um passeio no parque.
O lado do WASP-76b voltado para longe da estrela-mãe do planeta é mais frio em pelo menos 1.832 graus F (1.000 graus C), mas isso significa que quando o vapor de ferro é transportado através do hemisfério por ventos poderosos, eles são resfriados, formando um líquido gotas. Essas gotas de ferro derretido caem, bombardeando o lado mais frio do planeta.
A principal pista que permitiu aos astrônomos descobrir a presença dessas chuvas de ferro veio quando o instrumento ESPRESSO foi usado para investigar a atmosfera do WASP-76b, e nenhum traço do elemento foi encontrado em um lado do mundo. WASP-76b não é o único planeta que experimenta chuvas pesadelo desta natureza. Como costuma ser o caso com exoplanetas, novas descobertas não apenas aumentam a aposta, mas tornam as coisas muito mais estranhas.
HD 189733 b: Chuveiros de vidro fundido
Do espaço, HD 189733 b pode parecer um mundo lindo e tranquilo, semelhante a um mármore azul vítreo gigante. Com exoplanetas, no entanto, as aparências podem enganar, e este é definitivamente o caso deste planeta gigante gasoso que completa uma órbita de sua estrela em apenas 2,2 dias.
Na verdade, sua bela tonalidade azul surge de seu clima mortal, particularmente das chuvas de vidro derretido que atingem a superfície do planeta. No entanto, esta não é a extensão das condições climáticas quase maníacas do planeta. O exoplaneta – descoberto em 2005 pelo Observatório de raios X Chandra da NASA e pelos telescópios de raios X XMM Newton da ESA – também experimenta ventos de cerca de 5.600 milhas (9.000 quilômetros) por hora. Esses ventos supersônicos fazem com que as chuvas de vidro do exoplaneta formem um arco lateral em direção ao solo, em vez de apenas cair, também pegando partículas de silicato, transformando-as em projéteis microscópicos.
HD 189733 b não é apenas interessante para os astrônomos por causa de seu clima incomum e perigoso. Foi observado que o exoplaneta gigante possui uma atmosfera muito maior do que os cientistas esperariam para um mundo assim, de acordo com a NASA. Esta atmosfera estendida trabalha para capturar mais da radiação considerável que HD 189733 b recebe de suas estrelas-mãe graças à sua órbita perigosamente próxima, o que significa que o gigante gasoso experimenta temperaturas de até 1.700 graus F (930 graus C).
O fato de que a atmosfera do exoplaneta está captando radiação tão intensa das estrelas do sistema binário HD 189733 significa que ela está sendo rapidamente removida para o espaço. Nem tudo pode estar perdido, no entanto, como outro exoplaneta extremo demonstra que às vezes atmosferas esgotadas têm uma segunda chance.
Gliese 1132b: O planeta que criou uma segunda atmosfera
Gliese 1132 b é semelhante à Terra em vários aspectos. Seu raio é apenas ligeiramente maior, assim como sua massa. Mesmo sua idade – 4,5 bilhões de anos – é semelhante à do nosso planeta. Mas este mundo tem uma diferença notável, ele orbita muito mais perto de sua estrela anã vermelha-mãe, completando uma órbita em apenas 1,6 dias terrestres. Essa proximidade resulta em Gliese 1132 b experimentando uma temperatura de superfície muito mais alta do que nosso planeta a 278 graus F (137 graus C), com a radiação intensa eliminando a atmosfera do exoplaneta.
No entanto, astrônomos descobriram recentemente que algo extraordinário está acontecendo em Gliese 1132 b. A influência gravitacional de sua estrela – 20% maior que o Sol – cria intensas forças de maré que comprimem e esticam o planeta. Essa “flexão” dá origem a uma violenta atividade vulcânica e faz com que os gases cheguem à superfície do mundo.
Esses gases estão construindo no mundo uma segunda atmosfera, de acordo com a NASA. Embora seja emocionante por si só ser a primeira vez que astrônomos avistaram algo assim, a atmosfera “regenerada” devido à sua origem também fornece aos astrogeólogos uma oportunidade única de estudar a composição química interna de um exoplaneta por procuração.
Kepler-10b: Em uma galáxia muito, muito distante …
O Kepler-10b orbita perto de sua estrela hospedeira – semelhante ao Sol – a uma distância que é um vigésimo da órbita de Mercúrio. Isso resulta em uma órbita menor que um dia terrestre e uma temperatura de superfície superior a 2.372 graus F (1.300 graus C).
Como o Kepler-10 b – descoberto em 2011 pelo telescópio Kepler – está travado em sua estrela, ele também cria gotículas derretidas de ferro e silicatos. A superfície do planeta está provavelmente coberta por lava muito mais quente do que a encontrada na Terra. Como a radiação severa de sua estrela hospedeira destruiu sua atmosfera, essas gotículas no Kepler-10b não cairão no lado noturno do planeta, em vez disso, são sopradas para longe de sua superfície por ventos estelares, dando-lhe uma cauda de fogo.
Kepler-10 b não é o único mundo de lava descoberto pelo telescópio Kepler. Em 2013, o telescópio espacial também encontrou o exoplaneta Kepler-78b – 40 vezes mais próximo de sua estrela hospedeira do que Mercúrio – que completa uma órbita em questão de horas. O resultado é um mundo semelhante à Terra dominado por lava, que foi descrito pelo astrônomo Dimitar Sasselov como “uma abominação”.
Dadas suas superfícies de lava, não é de se admirar que esses exoplanetas tenham sido comparados a Mustafar, o planeta da franquia Star Wars que hospeda um duelo de sabres de luz entre Obi-Wan Kenobi e Anakin Skywalker. A lava daquele mundo fictício resulta em ferimentos horríveis para o jovem Jedi que o forçam a usar a icônica armadura negra e o aparelho de respiração de Darth Vader. Talvez, ao considerar um mundo para duelar até a morte, seja aconselhável algum lugar que ofereça um clima mais fresco. Felizmente, alguns exoplanetas oferecem condições radicalmente divergentes.
Upsilon Andromeda b: um mundo de fogo e gelo
Upsilon Andromeda b é outro exoplaneta que provavelmente está bloqueado por maré em sua estrela hospedeira, completando uma órbita em pouco menos de cinco dias. O que torna este planeta – que antes era conhecido como Saffar – um mundo extremo é a diferença radical de temperatura entre o lado diurno e o noturno.
Enquanto o lado diurno experimenta temperaturas de até 2.912 graus F (1.600 graus C), o lado noturno é consideravelmente mais frio, atingindo temperaturas tão baixas quanto menos 4 graus F (menos 20 graus C). Isso significa que passar pelo hemisfério deste mundo pode ser considerado equivalente a pular em um vulcão.
Embora este não seja de forma alguma o único Júpiter Quente bloqueado pelas marés, os outros que descobrimos não parecem apresentar disparidades tão radicais de temperatura entre os lados voltados para as estrelas e os que ignoram as estrelas. A razão pela qual este exoplaneta experimenta uma diferença tão radical de temperatura pode ser devido ao tremendo tamanho de sua estrela-mãe Upsilon Andromedae A, ou ao fato de que a estrela possui um ponto quente quase diretamente “acima” deste exoplaneta, de acordo com a NASA.
A esta altura, você deve estar tendo a impressão de que todos os exoplanetas são mundos violentos e violentos que existem perto de suas estrelas-mãe. O fato é que quanto mais perto a órbita de um planeta o aproxima de sua estrela hospedeira, mais fácil é localizá-lo. Isso significa que o catálogo de exoplanetas está repleto de mundos maiores com órbitas estreitas. Existem algumas exceções notáveis, no entanto.
HR 5183 b: O planeta whiplash
Em termos de descobertas de exoplanetas, HR 5183 b – um “Super-Júpiter” três vezes a massa do maior planeta do sistema solar – é único, pois sua órbita é altamente excêntrica, tanto literal quanto figurativamente. Enquanto a maioria dos planetas traça uma órbita quase circular, este gigante gasoso traça uma órbita em forma de ovo em torno de sua estrela-mãe HR 5183, de acordo com astrônomos da Caltech.
Os astrônomos descobriram o exoplaneta pela pequena oscilação que sua gravidade causa em sua estrela-mãe, que por sua vez causa uma queda no brilho. O processo levou surpreendentes 20 anos de observações com três telescópios, incluindo o Observatório W. M. Keck, do Havaí. Apesar deste longo período de observação, ainda não vimos o mundo completar uma órbita completa, com pesquisadores estimando que isso poderia levar entre 45 a 100 anos terrestres – provavelmente 74 anos.
Se HR 5183 b seguisse sua órbita no sistema solar, passaria mais perto do sol do que de Júpiter, e então se moveria para as bordas externas de nosso sistema planetário, passando por Netuno. Órbitas altamente excêntricas como essa já foram observadas antes, mas normalmente por planetas e outros objetos que estão muito mais próximos de suas estrelas hospedeiras.
Se a associação frouxa de HR 5183 b com sua estrela-mãe é uma surpresa, alguns mundos foram a extremos ainda mais distantes, desassociando-se inteiramente de suas estrelas-mãe para vagar pelo universo sozinho.
OGLE-2016-BLG-1928: Enganando-se
Os astrônomos acreditam que a Via Láctea pode estar repleta de órfãos cósmicos – exoplanetas que se libertaram de suas estrelas-mãe para vagar por suas galáxias sozinhos. Acredita-se que esses planetas se formem de maneiras tradicionais em torno das estrelas, mas mais tarde são afastados por interações gravitacionais com outros planetas.
Como os exoplanetas geralmente são detectados pelo efeito que exercem sobre suas estrelas hospedeiras, isso torna esses planetas desabrigados quase impossíveis de detectar. Isso é especialmente verdadeiro quando eles são planetas rochosos do tamanho da Terra. Isso é o que torna a descoberta do exoplaneta nocivo OGLE-2016-BLG-1928 enquanto ele vagueia pela Via Láctea tão especial. Embora não seja o primeiro planeta rebelde a ser descoberto, é o menor, com outros exemplos muito semelhantes em tamanho a Júpiter.
O mundo terrestre desonesto foi localizado no final de 2020 usando uma técnica chamada microlente gravitacional, a deflexão e o foco da luz de uma estrela distante quando um objeto passa na frente dela. A duração da mudança no perfil de luz dessas fontes distantes aumenta com a massa do objeto interveniente. A perturbação causada pelo OGLE-2016-BLG-1928 durou apenas 41 minutos, dizendo aos astrônomos que foi o menor rogue avistado usando este método até agora. OGLE-2016-BLG-1928 é notável por sua falta de associação com um sistema planetário, mas para outros exoplanetas, é essa relação que torna algo especial.
O sistema TOI-178: um sistema de harmonia e caos
À primeira vista, o sistema planetário TOI-178 pode se parecer com qualquer outro conjunto de mundos. Mas, uma observação mais próxima e prolongada revela que pelo menos cinco dos seis mundos desse sistema estão travados em uma dança rítmica entre si.
Os cinco planetas externos existem em uma ressonância 18: 9: 6: 4: 3. Isso significa que o primeiro exoplaneta na cadeia – o segundo mais próximo da estrela no geral – completa 18 órbitas enquanto o segundo na cadeia completa nove, o terceiro completa seis, e o quarto completa 4, e o quinto – o sexto planeta no geral – completa três órbitas. Isso significa que os planetas se alinham em intervalos regulares à medida que orbitam sua estrela anã laranja.
Esta complexa cadeia de ressonância provavelmente indica um sistema planetário que permaneceu imperturbado por interações gravitacionais ou colisões com outros sistemas desde sua formação. Isso significa que o sistema pode ser crucial no estudo de como os sistemas planetários se formam e evoluem.
No entanto, onde encontramos ordem no cosmos, muitas vezes também há caos. As composições dos planetas que compõem o sistema TOI-178 não apresentam a harmonia exibida por seu movimento. Ao lado de um denso mundo terrestre semelhante ao da Terra está um planeta “inflado” de baixa densidade, seguido por um exoplaneta com uma densidade semelhante à de Netuno.
55 Cancri e: O exoplaneta mais valioso do universo
Outra estrela que orbita perto de suas estrelas hospedeiras, levando menos de 18 horas para completar uma órbita, 55 Cancri e também é inóspitavelmente quente – atingindo temperaturas de até 4.172 graus F (2.300 graus C). Mas o que realmente diferencia este mundo é sua composição, o que torna o exoplaneta, formalmente conhecido como Janssen, talvez o objeto mais convencionalmente valioso do universo.
O fato de 55 Cancri e ter o dobro do tamanho da Terra, mas quase 9 vezes a massa, levou os astrônomos a propor que esta Super-Terra poderia ser composta de carbono altamente pressurizado na forma de grafite e diamante misturado com um pouco de ferro e outros elementos, de acordo com a NASA.
O valor estimado de 55 Cancri e é estimado em 384 quatrilhões de vezes mais do que todo o Produto Interno Bruto (PIB) da Terra, que foi avaliado em 70 USD em 2011. Alguns astrofísicos sugerem que tais mundos de diamante podem se formar com bastante regularidade quando a poeira protoplanetária nubla que continha altas taxas de colapso de carbono para formar planetas.
A ideia de que 55 Cancri e é feito de diamante tem sido desafiada desde que o exoplaneta foi descoberto pela primeira vez em 2004, entrando e saindo de moda, provando que os diamantes podem não durar para sempre. No entanto, apesar de todos esses mundos extremos, os exoplanetas mais extraordinários ainda podem estar lá fora para nós descobrirmos, e eles podem existir em sistemas do tipo que nunca encontramos antes.
Blanets: exoplanetas extremos dos buracos negros
Os exoplanetas mais extremos podem nem mesmo se formar em torno das estrelas, mas, em vez disso, podem orbitar buracos negros supermassivos. Os planetas se formam a partir do colapso gravitacional de áreas superdensas de nuvens protoplanetárias de gás de poeira e buracos negros supermassivos no coração dos núcleos galácticos ativos (AGN) situam-se no centro de discos massivos de agitação desses materiais.
Atualmente, não há evidência de que tais planetas orbitando buracos negros – ou “blanets” – realmente existam, mas pesquisas recentes modelando a dinâmica desses discos de gás e poeira sugerem que sob certas condições a formação de planetas deve ocorrer em tais regiões. Se tais processos ocorrerem, os blanets se formarão muito mais longe dos buracos negros supermassivos do que a maioria dos planetas em sua estrela-mãe. Na verdade, tão distante que poderia levar um milhão de anos para que um mundo assim completasse uma órbita!
A radiação do AGN pode ajudar a fornecer um suprimento constante de material novo para a formação de blanetas, e o resultado disso pode ser uma formação descontrolada, o que significa que os blanetes podem atingir tamanhos muito mais titânicos do que os exoplanetas “normais”. Blanets teria menos probabilidade de compartilhar outras semelhanças com a Terra ou Júpiter, o que significa novas classes de objetos astronômicos além dos gigantes gasosos e mundos terrestres para investigar.
Com o AGN mais próximo existindo além dos limites das investigações atuais de exoplanetas, a descoberta de blanets pode ter que esperar. Até então, a astronomia fornecerá uma cavalgada de descobertas de exoplanetas que desafiam nossa crescente compreensão do universo e redefinem nosso lugar dentro dele.
Publicado em 08/08/2021 16h00
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