Durante séculos, ninguém sabia se estávamos sozinhos no universo – ou se havia outros planetas como o nosso.
Mas graças a novos telescópios e métodos nas últimas décadas, agora sabemos que existem milhares e milhares de planetas circulando estrelas distantes, e eles vêm em todos os tipos de formas e tamanhos – grandes e pequenos, rochosos e gasosos, nublados ou gelados. ou molhado.
Um estudo de cientistas da Universidade de Chicago, da Universidade de Michigan e da Universidade de Maryland sugere outro para a lista: planetas com atmosferas de hélio. Além disso, a descoberta pode sugerir um novo passo em nossa compreensão da evolução do planeta.
Suas simulações descobriram que é provável que o hélio se acumule nas atmosferas de certos tipos de exoplanetas ao longo do tempo. Se confirmado, isso explicaria um quebra-cabeça de décadas sobre os tamanhos desses exoplanetas.
“Existem tantos tipos estranhos e maravilhosos de exoplanetas por aí, e essa descoberta não apenas adiciona um novo tipo, mas pode ter implicações para entender a evolução e a formação de planetas em geral”, disse Leslie Rogers, astrofísica da Universidade de Chicago, co-colaboradora do estudo. autor do novo artigo publicado na Nature Astronomy.
Mistério do vale do raio
Levamos tanto tempo para encontrar planetas distantes porque mesmo os maiores são muito ofuscados pelas estrelas que orbitam. Assim, os cientistas criaram uma maneira engenhosa de identificá-los: procurando o mergulho na luz de uma estrela quando um planeta passa na frente dela. Isso lhe diz o quão grande é o planeta.
Agora sabemos que os planetas são incrivelmente comuns. De fato, pelo que podemos dizer até agora, pelo menos metade de todas as estrelas como o nosso Sol tem pelo menos um planeta entre o tamanho da Terra e Netuno que orbita muito perto da estrela. Supõe-se que esses planetas tenham atmosferas com muito hidrogênio e hélio, coletados quando os planetas se formaram a partir de gás e poeira ao redor da estrela.
Mas quando os cientistas analisaram os números desses tipos de planetas, eles notaram algo curioso – os planetas foram separados em duas populações. Um grupo tinha aproximadamente o tamanho de uma Terra e meia, e um grupo tinha o dobro do tamanho da Terra ou maior, mas quase não havia nenhum entre eles.
Essa lacuna entre as duas populações de planetas é conhecida como “vale do raio” e é uma questão muito debatida no campo. Os cientistas acham que a resposta nos ajudará a entender como esses e outros planetas se formam e evoluem ao longo do tempo.
Alguns propuseram que a explicação para essa lacuna pode ter a ver com as atmosferas dos planetas. É difícil ser um planeta próximo da sua estrela; você é constantemente bombardeado com raios-X e luz UV, o que pode destruir sua atmosfera.
“Por exemplo, talvez o conjunto menor de planetas tenha perdido completamente suas atmosferas e exista apenas como núcleos rochosos”, disse o primeiro autor do estudo, Isaac Malsky, Ph.D. estudante da Universidade de Michigan que começou a explorar a questão com Rogers para sua tese de graduação na Universidade de Chicago.
Uma equipe, incluindo Rogers e Malsky, decidiu examinar mais de perto esse fenômeno, conhecido como fuga atmosférica.
Eles criaram modelos baseados nos dados que temos sobre os planetas e as regras da física, a fim de entender melhor como o calor e a radiação afetariam as atmosferas dos planetas. Em seguida, eles criaram 70.000 planetas simulados – variando o tamanho dos planetas, o tipo de estrela que orbitam e a temperatura da atmosfera – e modelaram o que aconteceria com eles ao longo do tempo.
A equipe descobriu que depois de vários bilhões de anos, o hidrogênio nas atmosferas planetárias provavelmente escapa mais rápido que o hélio. “O hidrogênio tem uma massa atômica menor, então é mais fácil de remover”, explicou Malsky.
Com o tempo, isso resulta em um acúmulo de hélio – simulações sugeriam que o hélio poderia representar 40% ou mais da massa das atmosferas.
Confirmações do telescópio
A equipe sugeriu uma maneira de confirmar seus resultados observacionalmente. O recém-lançado Telescópio Espacial James Webb e outros telescópios poderosos podem obter uma leitura dos elementos da atmosfera e suas quantidades. Os telescópios podem verificar se há uma quantidade incomumente grande de hélio nas atmosferas de alguns desses planetas.
Se a teoria estiver correta, esses planetas com atmosferas ricas em hélio devem ser especialmente comuns na extremidade inferior do grupo de raio maior, porque o hélio se acumula à medida que o planeta começa a encolher ao longo do tempo, à medida que sua atmosfera é gradualmente retirada.
Os dois grupos distintos do tamanho do planeta são criados porque mesmo uma pequena quantidade de hélio e hidrogênio cria uma atmosfera muito inchada que pode inflar significativamente o raio do planeta, explicou Malsky. Se eles ainda tiverem alguma atmosfera, estarão no grupo de raio maior; se ele desaparecer, eles estarão no grupo de raio menor.
Nenhum desses planetas é considerado um bom candidato a abrigar vida – eles estão fervendo, bombardeados com radiação e as atmosferas provavelmente estão sob pressão muito alta.
Mas os cientistas explicaram que melhorar nossa compreensão dos processos que impulsionam a formação de planetas pode nos ajudar a prever melhor quais são os outros planetas e como eles se parecem, além de direcionar a busca por planetas mais hospitaleiros.
“Conseguir uma melhor compreensão dessa população pode nos dizer muito sobre as origens e a evolução de planetas do tamanho de sub-Netuno, que são claramente um resultado comum do processo de formação de planetas”, disse Rogers.
Publicado em 28/11/2022 06h13
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