Bem mais de 4.000 exoplanetas orbitando outras estrelas na Via Láctea foram identificados e confirmados até o momento. A partir dessa população, surgiu um padrão curioso: há pouquíssimos exoplanetas entre 1,5 e 2 vezes o tamanho da Terra orbitando perto de suas estrelas, um fenômeno conhecido como pequeno intervalo de raio do planeta.
Onde foram todos? Eles existiam para começar? É um mistério bizarro, mas novas pesquisas podem ter apenas nos aproximado de uma resposta. De acordo com observações, simulações e modelagem, é provável que esses exoplanetas existissem e encolheram ao longo de bilhões de anos.
“O ponto principal é que os planetas não são as esferas estáticas de rochas e gás como às vezes tendemos a pensar neles”, disse o astrofísico Trevor David, do Flatiron Institute, na cidade de Nova York.
A pequena lacuna de raio do planeta, identificada pela primeira vez em 2017, é interessante porque se enquadra entre duas classificações de exoplanetas – mundos do tamanho da Terra e mini-Neptunes que são menores do que Netuno, mas ainda têm atmosferas muito espessas como as de Netuno.
Existem vários cenários possíveis que os cientistas propuseram para explicar esta estranha anomalia. Uma delas é que eles podem ter acabado de se formar dessa forma, a partir de nuvens de material que são esparsas demais para construir uma atmosfera semelhante à de Netuno – mas a teoria principal é que os exoplanetas inicialmente se formaram maiores, antes de encolher devido à perda atmosférica.
Essa ideia já foi investigada antes, mas David e sua equipe adicionaram um novo parâmetro à análise: a idade dos exoplanetas, que se formam ao mesmo tempo que suas estrelas.
Eles selecionaram um monte de exoplanetas com menos de 10 vezes o tamanho da Terra do estudo California-Kepler, um projeto para medir as propriedades precisas dos exoplanetas e de suas estrelas hospedeiras.
Esses dados permitiram que eles obtivessem com precisão uma população da faixa de tamanho correta. Em seguida, eles calcularam as idades das estrelas usando sua composição química e flutuações de luz – duas propriedades que estão ligadas à idade de uma estrela.
A partir daí, o próximo passo foi dividir os sistemas em duas populações – aquelas com menos de 2 bilhões de anos e as mais velhas. (O Sistema Solar, para fins de contexto, tem cerca de 4,6 bilhões de anos.) Depois de fazer isso, os pesquisadores notaram um padrão interessante.
A lacuna de massa não está completamente vazia, você vê, e a distribuição de exoplanetas nessa lacuna parecia estar dividida por idade. Para os sistemas mais jovens, a lacuna era mais vazia na região do raio 1,6 da Terra. Para os sistemas mais antigos, era mais vazio em torno de 1,8 raio da Terra.
A equipe de pesquisa interpretou isso como significando que alguns mini-Neptunes encolhem dramaticamente ao longo de bilhões de anos, perdendo sua atmosfera para eventualmente deixar apenas um núcleo nu para trás – algo que podemos realmente ter observado em exoplanetas.
Acima de um certo limite crítico, os mini-Neptunes têm massa suficiente para segurar gravitacionalmente suas atmosferas, resultando na lacuna observada.
Quanto ao que está causando a perda atmosférica, isso ainda é desconhecido.
Um cenário proposto é o bombardeio de asteróides ou meteoros. Dado que o processo observado leva bilhões de anos, isso é improvável, concluíram os pesquisadores; o bombardeio destruiria uma atmosfera em escalas de tempo muito mais curtas, menos de 100 milhões de anos.
Isso deixa duas opções principais. A primeira é a fotoevaporação, em que a proximidade entre a estrela e o planeta é suficiente para que a radiação da estrela retire a atmosfera. O segundo é o resfriamento do núcleo, onde o calor que escapa do núcleo planetário entra na atmosfera e ajuda a retirá-lo de dentro.
Esses dois processos diferentes ocorrem em escalas de tempo diferentes, sendo que ambos se enquadram nas observações da equipe. Isso significa que mais análises são necessárias para determinar o que, exatamente, está encolhendo exoplanetas.
“Provavelmente ambos os efeitos são importantes”, disse David, “mas precisaremos de modelos mais sofisticados para dizer com quanto cada um deles contribui e quando.”
Publicado em 22/05/2021 16h58
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