Quéops explora misteriosos mini-Netunos quentes

A missão de exoplanetas Cheops da ESA confirmou a existência de quatro exoplanetas quentes orbitando quatro estrelas na Via Láctea. Esses exoplanetas têm tamanhos entre a Terra e Netuno e orbitam suas estrelas mais perto do que Mercúrio, nosso Sol.

Infográfico que ilustra a órbita e a temperatura dos quatro novos exoplanetas estudados pelo CHEOPS, ao mesmo tempo comparando as mesmas características com um Júpiter quente típico e com Mercúrio do nosso próprio Sistema Solar. Crédito: ESA/ATG 

Esses chamados mini-Netunos são diferentes de qualquer planeta em nosso Sistema Solar e fornecem um "elo perdido" entre planetas semelhantes à Terra e a Netuno que ainda não é compreendido. Mini-Netunos estão entre os tipos mais comuns de exoplanetas conhecidos, e os astrônomos estão começando a encontrar cada vez mais estrelas brilhantes orbitando.

Mini-Netunos são objetos misteriosos. Eles são menores, mais frios e mais difíceis de encontrar do que os chamados exoplanetas de Júpiter quente, que foram encontrados em abundância. Enquanto os Júpiteres quentes orbitam sua estrela em questão de horas a dias e normalmente têm temperaturas de superfície de mais de 1000 °C, os mini-Netunos quentes levam mais tempo para orbitar suas estrelas hospedeiras e têm temperaturas de superfície mais frias de apenas cerca de 300 °C.

O primeiro sinal da existência desses quatro novos exoplanetas foi encontrado pela missão TESS da Nasa. No entanto, esta espaçonave só olhou por 27 dias em cada estrela. Um indício de um trânsito – o escurecimento da luz quando um planeta passa na frente de sua estrela do nosso ponto de vista – foi visto para cada estrela. Durante sua missão estendida, o TESS revisitou essas estrelas e o mesmo trânsito foi visto novamente, implicando a existência de planetas.

Os cientistas calcularam os períodos orbitais mais prováveis e apontaram Quéops para as mesmas estrelas no momento em que esperavam que os planetas transitassem. Durante esse procedimento de acerto ou erro, Cheops foi capaz de medir um trânsito para cada um dos exoplanetas, confirmando sua existência, descobrindo seus verdadeiros períodos orbitais e dando o próximo passo em sua caracterização.

Os quatro planetas recém-descobertos têm órbitas entre 21 e 53 dias em torno de quatro estrelas diferentes. Sua descoberta é essencial porque aproxima nossa amostra de exoplanetas conhecidos das órbitas mais longas que encontramos em nosso próprio Sistema Solar.

Uma das questões pendentes sobre os mini-Netunos é do que eles são feitos. Os astrônomos preveem que eles têm um núcleo rochoso de ferro com espessas camadas externas de material mais leve. Diferentes teorias preveem diferentes camadas externas: elas têm oceanos profundos de água líquida, uma atmosfera inchada de hidrogênio e hélio ou uma atmosfera de vapor de água pura?

Descobrir a composição dos mini-Netunos é importante para entender a história de formação desse tipo de planeta. Mini-Netunos ricos em água provavelmente se formaram nas regiões geladas de seu sistema planetário antes de migrar para dentro, enquanto combinações de rocha e gás nos diriam que esses planetas permaneceram no mesmo lugar em que se formaram. 

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

A densidade só pode dar uma primeira estimativa da massa do núcleo rochoso de ferro. Embora essa nova informação sobre a densidade seja um passo importante na compreensão de mini-Netunos, ela não contém informações suficientes para oferecer uma conclusão para as camadas externas.

Os quatro exoplanetas recém-confirmados orbitam estrelas brilhantes, o que os torna os candidatos perfeitos para uma visita de acompanhamento do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA ou da futura missão Ariel da ESA. Essas missões espectroscópicas poderiam descobrir o que suas atmosferas contêm e fornecer uma resposta definitiva para a composição de suas camadas externas.

Uma caracterização completa é necessária para entender como esses corpos se formaram. Conhecer a composição desses planetas nos dirá por qual mecanismo eles se formaram nos primeiros sistemas planetários. Isso, por sua vez, nos ajuda a entender melhor as origens e a evolução do nosso próprio Sistema Solar.

Fonte: ESA