Um planeta de “algodão doce” como nenhum outro

De acordo com uma equipa de astrónomos, a massa do exoplaneta gigante WASP-107b é muito menor do que se pensava ser necessária para construir o imenso invólucro gasoso que rodeia planetas como Júpiter e Saturno.

Esta descoberta intrigante por Caroline Piaulet da Universidade de Montréal, sob a supervisão de Björn Benneke, sugere que os planetas gigantes gasosos se formam muito mais facilmente do que se pensava anteriormente. Publicada na revista The Astronomical Journal por uma equipa de astrónomos do Canadá, Estados Unidos, Alemanha e Japão, a nova análise da estrutura interna de WASP-107b tem grandes implicações.

“Este estudo expande os limites da nossa compreensão teórica de como os planetas gigantes se formam. WASP-107b é um dos planetas mais ‘inchados’ que existe, e precisamos de uma solução criativa para explicar como estes pequenos núcleos podem construir invólucros de gás tão massivos,” diz Eve Lee, professora assistente do Departamento de Física e do Instituto Espacial da Universidade McGill.

Tão grande quanto Júpiter, mas 10 vezes mais leve

WASP-107b foi detetado pela primeira vez em 2017 em torno de WASP-107, uma estrela a cerca de 212 anos-luz da Terra na direção da constelação de Virgem. O planeta está muito perto da sua estrela – cerca de 16 vezes mais perto do que a Terra está do Sol. Com aproximadamente o tamanho de Júpiter, mas 10 vezes mais leve, WASP-107b é um dos exoplanetas menos densos conhecidos: um tipo que os astrofísicos apelidaram de “algodão doce”.

Os astrónomos usaram primeiro observações de WASP-107 obtidas pelo Observatório Keck no Hawaii a fim de avaliar a massa do planeta com mais precisão. Utilizaram o método de velocidade radial, que permite com que os cientistas determinem a massa de um planeta observando o movimento oscilante da sua estrela hospedeira devido à atração gravitacional do planeta. Eles concluíram que WASP-107b tem aproximadamente um-décimo da massa de Júpiter, ou cerca de 30 vezes a massa da Terra.

Ao analisar a estrutura interna mais provável do planeta, chegaram a uma conclusão surpreendente: com uma densidade tão baixa, o planeta deve ter um núcleo sólido com não mais do que quatro vezes a massa da Terra. Isto significa que mais de 85% da sua massa está incluída na espessa camada de gás que rodeia este núcleo. Em comparação, Neptuno, que tem uma massa semelhante à de WASP-107b, tem apenas 5 a 15 por cento da sua massa total na camada de gás.

Um gigante gasoso em formação

Os planetas formam-se no disco de poeira e gás que envolve uma jovem estrela chamado disco protoplanetário. Os modelos clássicos da formação de planetas gigantes gasosos são baseados em Júpiter e Saturno. Nestes, um núcleo sólido pelo menos 10 vezes mais massivos do que a Terra é necessário para acumular uma grande quantidade de gás antes que o disco se dissipe.

Sem um núcleo massivo, pensava-se que os planetas gigantes gasosos não eram capazes de cruzar o limiar crítico necessário para construir e reter os seus grandes invólucros de gás.

Então, como é que explicamos a existência de WASP-107b, que tem um núcleo muito menos massivo? A professora Lee, especialista mundialmente conhecida em planetas de “algodão doce” como WASP-107b, tem várias hipóteses.

“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 depressa,” disse. “Posteriormente, o planeta foi capaz de migrar para a sua posição atual, seja por meio de interações com o disco ou com outros planetas no sistema,” explica.

Descoberta de um segundo planeta

As observações do sistema WASP-107 pelo Keck cobriram um período de tempo muito mais longo do que os estudos anteriores, permitindo que a equipa de investigação fizesse uma descoberta adicional: a existência de um segundo planeta, WASP-107c, com uma massa de cerca de 1/3 da de Júpiter, consideravelmente mais do que a de WASP-107c.

WASP-107c também está muito mais distante da estrela central; completa uma órbita em três anos, em comparação com apenas 5,7 dias de WASP-107b. Também interessante: a excentricidade deste segundo planeta é alta, o que significa que a sua trajetória em torno da sua estrela é mais oval do que circular.

“WASP-107c, em alguns aspetos, manteve a memória do que aconteceu no seu sistema,” disse Piaulet. “A sua grande excentricidade sugere um passado um tanto ou quanto caótico, com interações entre os planetas que podem ter levado a deslocamentos significativos, como aquele suspeito para WASP-107b.”

Os investigadores planeiam continuar a estudar WASP-107b, esperançosamente com o Telescópio Espacial James Webb, com lançamento previsto ainda para este ano, que fornecerá uma ideia muito mais precisa da composição da atmosfera do planeta.

// Universidade McGill (comunicado de imprensa)
// Universidade de Montréal (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astronomical Journal)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

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WASP-107b:
Exoplanet.eu
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Exoplanetas:
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Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
PlanetQuest
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares

Observatório W. M. Keck:
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