Astrónomos desvendam origens misteriosas das “super-Terras”

Os mini-Neptunos e as super-Terras com até quatro vezes o tamanho do nosso planeta são os exoplanetas mais comuns em órbita de estrelas para lá do nosso Sistema Solar. Até agora, pensava-se que as super-Terras eram os núcleos rochosos de mini-Neptunos cujas atmosferas gasosas foram expelidas. Num novo estudo publicado na revista The Astrophysical Journal, astrónomos da Universidade McGill mostram que alguns destes exoplanetas nunca tiveram atmosferas gasosas, lançando nova luz sobre as suas origens misteriosas.

A partir de observações, sabemos que cerca de 30 a 50 por cento das estrelas hospedeiras têm um ou outro, e as duas populações aparecem em proporções quase iguais. Mas de onde é que vieram?

Uma teoria é que a maioria dos exoplanetas nasce como mini-Neptunos, mas alguns são despojados das suas conchas de gás pela radiação das estrelas-mãe, deixando para trás apenas um núcleo denso e rochoso. Esta teoria prevê que a nossa Galáxia tem muito poucos exoplanetas do tamanho da Terra e mais pequenos, conhecidos como Terras e mini-Terras. No entanto, observações recentes mostram que pode não ser o caso.

Para saber mais, os astrónomos usaram uma simulação para rastrear a evolução destes misteriosos exoplanetas. O modelo usou cálculos termodinâmicos com base na massa dos seus núcleos rochosos, na distância a que estão das suas estrelas hospedeiras e na temperatura do gás circundante.

“Ao contrário das teorias anteriores, o nosso estudo mostra que alguns exoplanetas nunca podem construir atmosferas gasosas,” diz Eve Lee, professora assistente no Departamento de Física da Universidade McGill e do Instituto Espacial McGill.

As descobertas sugerem que nem todas as super-Terras são remanescentes de mini-Neptunos. Em vez disso, os exoplanetas foram formados por uma única distribuição de rochas, nascidas num disco giratório de gás e poeira em torno de estrelas hospedeiras. “Algumas das rochas desenvolveram conchas de gás, enquanto outras surgiram e permaneceram como super-Terras rochosas,” explicou.

Como nascem os mini-Neptunos e as super-Terras

Pensa-se que os planetas se formem num disco giratório de gás e poeira em torno das estrelas. As rochas maiores que a Lua têm atração gravitacional suficiente para atrair o gás circundante e formar uma concha em torno do seu núcleo. Com o tempo, essa camada de gás arrefece e encolhe, criando espaço para que mais gás circundante seja puxado, fazendo com que o exoplaneta cresça. Assim que todo esse invólucro arrefece até à mesma temperatura do gás nebular circundante, a concha já não pode encolher mais e o crescimento para.

Para núcleos mais pequenos, este invólucro é minúsculo, de modo que permanecem como exoplanetas rochosos. A distinção entre super-Terras e mini-Neptunos vem da capacidade destas rochas de crescer e reter conchas de gás.

“As nossas descobertas ajudam a explicar a origem das duas populações de exoplanetas e talvez a sua prevalência,” diz Lee. “Usando a teoria proposta no estudo, poderíamos decifrar o quão comuns podem ser os exoplanetas rochosos como as Terras e as mini-Terras.”

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

Saiba mais:

Super-Terra:
Wikipedia

Mini-Neptuno:
Wikipedia

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
PlanetQuest
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares