Um dos exoplanetas mais fofos que já encontramos na Via Láctea está desafiando nossa compreensão de como os planetas gigantes se formam.
É chamado WASP-107b, orbitando uma estrela anã laranja a 211 anos-luz de distância, e já era conhecido como um dos exoplanetas de menor densidade quando sua descoberta foi anunciada em 2017. Uma nova análise mostra que o planeta inchado é ainda mais inchado do que os astrônomos pensavam .
Isso significa que seu núcleo é muito menos massivo do que o calculado inicialmente, uma descoberta que pode ter implicações muito grandes para a pesquisa de exoplanetas em geral.
“Este trabalho aborda as próprias bases de como os planetas gigantes podem se formar e crescer”, disse o astrofísico Björn Benneke, da Universidade de Montreal, no Canadá.
“Ele fornece uma prova concreta de que a acumulação massiva de um envelope de gás pode ser acionada para núcleos que são muito menos massivos do que se pensava anteriormente.”
Os planetas superpuff, como são conhecidos os planetas de baixa densidade, são muito raros e estranhos. Eles são do tamanho de gigantes gasosos, mas sua densidade é muito, muito menor. WASP-107b é espetacularmente inchado. O exoplaneta é apenas um pouco menor que Júpiter, mas sua massa é inferior a 10% da de Júpiter, resultando em uma densidade de apenas 0,13 gramas por centímetro cúbico.
O exoplaneta também está perigosamente perto de sua estrela hospedeira. Tem um período orbital de apenas 5,7 dias, tão próximo que sua temperatura é de escaldantes 736 Kelvin (462 graus Celsius, ou 865 graus Fahrenheit), e sua atmosfera está evaporando rapidamente.
A nova pesquisa, liderada pela física Caroline Piaulet da Universidade de Montreal, primeiro refinou a massa do WASP-107b usando quatro anos de observações feitas pelo Observatório Keck para medir o quanto a estrela se moveu em resposta ao puxão gravitacional do exoplaneta em órbita.
Então, usando esse novo cálculo, a equipe realizou uma análise detalhada da estrutura do WASP-107b. Para sua grande surpresa, eles descobriram que o núcleo sólido do exoplaneta não poderia ser maior do que cerca de 4,6 vezes a massa da Terra. Isso significaria que mais de 85% da massa do exoplaneta está em sua atmosfera fofa.
Isso não é tão estranho, por si só; Acredita-se que o núcleo de Júpiter tenha cerca de 5 a 15 por cento da massa planetária. Mas Júpiter é mais massivo no geral, o que significa que seu núcleo também é mais massivo. Júpiter também está muito mais longe de sua estrela. Isso levanta muitas questões.
“Como poderia um planeta de tão baixa densidade se formar? E como ele evitou que sua enorme camada de gás escapasse, especialmente dada a proximidade do planeta de sua estrela?” Piaulet disse. “Isso nos motivou a fazer uma análise aprofundada para determinar sua história de formação.”
Até agora, nossa compreensão da formação de gigantes gasosos se baseou principalmente naqueles que podemos estudar mais facilmente: Saturno e Júpiter.
Ambos têm núcleos robustos com mais de 10 vezes a massa da Terra, então os astrônomos pensaram que tal núcleo massivo era um pré-requisito para a formação de gigantes gasosos. Forneceria a massa necessária para desencadear a acumulação descontrolada e rapidamente acumular tanto gás e poeira quanto possível, antes que não haja mais o suficiente no disco protoplanetário de material orbitando uma estrela recém-nascida.
Mas há pistas no sistema WASP-107 que apontam para uma possível rota de formação para WASP-107b. Sua massa central baixa pode ser um. Existe o fato de que o exoplaneta está evaporando, sugerindo que seria muito mais difícil para ele se formar em sua atual órbita próxima.
E há outra descoberta que a equipe fez. Em suas longas observações da estrela, eles encontraram evidências de um segundo exoplaneta – WASP-107c – muito mais distante, em uma órbita de 1.088 dias. Essa órbita também é extremamente excêntrica, ou de forma oval, o que sugere uma interação gravitacional com outro corpo – talvez um bebê WASP-107b.
“Para WASP-107b, o cenário mais plausível é que o planeta se formou longe da estrela, onde o gás no disco é frio o suficiente para que a acumulação de gás possa ocorrer muito rapidamente”, disse a astrônoma Eve Lee da Universidade McGill, no Canadá.
“O planeta foi posteriormente capaz de migrar para sua posição atual, seja por meio de interações com o disco ou com outros planetas no sistema.”
A equipe acredita que o WASP-107b é possivelmente um dos melhores exemplos de um exoplaneta que chegou extremamente perto de uma acumulação descontrolada antes que o processo fosse interrompido, possivelmente por interações com o WASP-107c, que o lançou para dentro em direção à estrela.
Isso poderia torná-lo um excelente exoplaneta para estudar o quão grande um núcleo precisa ser para desencadear a formação de gigantes gasosos. A equipe planeja revisitar o WASP-107b com instrumentos mais sensíveis para ajudar a desvendar esse mistério.
“Exoplanetas como o WASP-107b que não têm nenhum análogo em nosso Sistema Solar nos permitem entender melhor os mecanismos de formação de planetas em geral e a variedade resultante de exoplanetas”, disse Piaulet. “Isso nos motiva a estudá-los detalhadamente.”
Publicado em 19/01/2021 11h52
Artigo original:
Estudo original: