CHEOPS explora os misteriosos mini-Neptunos quentes

A missão exoplanetária CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite) da ESA confirmou a existência de quatro exoplanetas quentes em órbita de quatro estrelas da nossa Via Láctea. Estes exoplanetas têm tamanhos entre o da Terra e o de Neptuno e orbitam as suas estrelas mais perto do que Mercúrio orbita o nosso Sol.

Estes chamados mini-Neptunos são diferentes de qualquer planeta do nosso Sistema Solar e constituem um “elo perdido” entre os planetas semelhantes à Terra e os planetas semelhantes a Neptuno, elo este que ainda não é compreendido. Os mini-Neptunos estão entre os tipos mais comuns de exoplanetas conhecidos e os astrónomos estão a começar a encontrar cada vez mais em órbita de estrelas brilhantes.

Os mini-Neptunos são objetos misteriosos. São mais pequenos, mais frios e mais difíceis de encontrar do que os chamados Júpiteres quentes, que já foram encontrados em abundância. Enquanto os Júpiteres quentes orbitam a sua estrela numa questão de horas ou dias e têm tipicamente temperaturas de superfície superiores a 1000° C, os mini-Neptunos quentes demoram mais tempo a orbitar as suas estrelas hospedeiras e têm temperaturas de superfície mais frias de apenas cerca de 300° C.

O primeiro sinal da existência destes quatro novos exoplanetas foi encontrado pela missão TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA. No entanto, esta nave espacial apenas observou cada estrela durante 27 dias. Para cada estrela foi detetado uma evidência de trânsito – uma queda no brilho da luz estelar quando um planeta passa em frente da sua estrela, a partir do nosso ponto de vista. Durante a sua missão alargada, o TESS revisitou estas estrelas e o mesmo trânsito foi visto novamente, o que implica a existência de planetas.

Os cientistas calcularam os períodos orbitais mais prováveis e apontaram o CHEOPS para as mesmas estrelas na altura em que esperavam que os planetas fizessem o seu trânsito. Durante estes eventos, o CHEOPS foi capaz de medir um trânsito para cada um dos exoplanetas, confirmando a sua existência, descobrindo os seus verdadeiros períodos orbitais e dando o passo seguinte na sua caracterização.

Os quatro planetas recentemente descobertos têm órbitas entre 21 e 53 dias em torno de quatro estrelas diferentes. A sua descoberta é essencial porque aproxima a nossa amostra de exoplanetas conhecidos daquelas órbitas mais longas que encontramos no nosso próprio Sistema Solar.

Uma das questões pendentes sobre os mini-Neptunos é de que são feitos. Os astrónomos preveem que tenham um núcleo rochoso de ferro com camadas exteriores espessas de material mais leve. Diferentes teorias preveem diferentes camadas exteriores: terão oceanos profundos de água líquida, uma atmosfera inchada de hidrogénio e hélio ou uma atmosfera de puro vapor de água?

A descoberta da composição dos mini-Neptunos é importante para compreender a história da formação deste tipo de planetas. Os mini-Neptunos ricos em água formaram-se provavelmente longe, nas regiões geladas do seu sistema planetário, antes de migrarem para o interior, enquanto que as combinações de rocha e gás nos diriam que estes planetas se mantiveram no mesmo sítio enquanto se formaram.

As novas medições do CHEOPS ajudaram a determinar o raio dos quatro exoplanetas, enquanto a sua massa pôde ser determinada usando observações com telescópios terrestres. A combinação da massa e do raio de um planeta dá uma estimativa da sua densidade global.

A densidade, por sua vez, só pode dar uma primeira estimativa da massa do núcleo de ferro e rocha. Embora este novo dado sobre a densidade seja um importante passo em frente na compreensão dos mini-Neptunos, não contém informação suficiente para fornecer uma conclusão sobre as camadas exteriores.

Os quatro exoplanetas recentemente confirmados orbitam estrelas brilhantes, o que os torna os candidatos perfeitos para observações de acompanhamento pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA ou pela futura missão ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey) da ESA. Estas missões espectroscópicas podem dar uma resposta definitiva acerca da composição das suas atmosferas.

É necessária uma caracterização completa para compreender como é que estes corpos se formaram. Conhecer a composição destes planetas dir-nos-á através de que mecanismo se formaram durante os primeiros anos dos respetivos sistemas planetários. Isto, por sua vez, ajuda-nos a compreender melhor as origens e a evolução do nosso próprio Sistema Solar.

// ESA (comunicado de imprensa)
// Universidade de Cambridge (comunicado de imprensa)
// Universidade de Berna (comunicado de imprensa)
// Artigo científico #1 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #1 (arXiv.org)
// Artigo científico #2 (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
// Artigo científico #2 (arXiv.org)
// Artigo científico #3 (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society)
// Artigo científico #3 (arXiv.org)
// Artigo científico #4 (Astronomy & Astrophysics)
// Artigo científico #4 (arXiv.org)

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Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Lista de exoplanetas candidatos a albergar água líquida (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Exoplanet.eu

CHEOPS (CHaracterising ExOPlanets Satellite):
ESA
ESA – 2
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TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite):
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Exoplanetas descobertos pelo TESS (NASA Exoplanet Archive)
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