O mundo escaldante do tamanho de Netuno é grande demais para os astrônomos explicarem

“O nosso resultado é mais uma prova de que a investigação de exoplanetas guarda constantemente surpresas” 

Uma representação artística do recém-descoberto exoplaneta TOI-1853 b, do tamanho de Netuno. (Crédito da imagem: Luca Naponiello) 

Os astrónomos descobriram inesperadamente o planeta semelhante a Neptuno mais pesado de sempre - um com mais de quatro vezes a massa do Neptuno do nosso sistema solar - mas permanece um mistério como o mundo poderá ter-se formado. Entre planetas rochosos com aproximadamente a massa da Terra e gigantes gasosos com a massa de Júpiter , que contém mais de 300 vezes a massa do nosso planeta, existem mundos do tamanho de Netuno , que contém apenas cerca de 17 vezes a massa da Terra.

Pesquisas anteriores descobriram que os planetas do tamanho de Netuno apresentam uma grande variedade, desde mundos gelados revestidos por atmosferas espessas de hidrogênio e hélio, como o Netuno que conhecemos e amamos, até planetas muito densos feitos de quantidades substanciais de água ou feixes de rocha envoltos em atmosferas mais finas , como os exoplanetas HD 95338 b, TOI-849 b e TOI-2196 b.

No novo estudo, os astrônomos investigaram TOI-1853, uma estrela anã laranja com cerca de 80% da massa e do diâmetro do Sol. TOI-1853 está localizado a cerca de 544 anos-luz da Terra, na constelação de Boötes. Usando o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA , eles descobriram um exoplaneta em torno de uma estrela que apelidaram de TOI-1853 b.

O planeta recém-descoberto fica cerca de 50 vezes mais próximo de sua estrela do que a Terra está do Sol , completando uma órbita em apenas 30 horas, em vez dos 365 dias que a Terra leva. A extrema proximidade do planeta com a sua estrela hospedeira também o torna extremamente quente, a cerca de 1.200 graus Celsius (2.200 graus Fahrenheit).

O diâmetro do planeta recém-descoberto é cerca de 3,46 vezes maior que o da Terra, tornando-o um pouco menor que Netuno, que é cerca de 3,8 vezes maior que a Terra. No entanto, ao utilizar o Telescópio Nacional Galileo da Itália, na ilha de La Palma, para medir a força da atração gravitacional de TOI-1853 b sobre a sua estrela, os cientistas estimaram que a massa deste exoplaneta é cerca de 73 vezes maior que a da Terra. Isto significa que a sua massa é quase igual à massa de Saturno , que é cerca de 95 vezes mais massivo que a Terra.

Ao todo, TOI-1853 b é cerca de seis vezes mais denso que Netuno e quase duas vezes mais denso que a Terra. Isto o torna o planeta mais denso do tamanho de Netuno conhecido até hoje. 

“Nosso resultado é mais uma prova de que a pesquisa de exoplanetas traz constantemente surpresas”, disse ao Space.com o principal autor do estudo, Luca Naponiello, astrofísico da Universidade de Roma. "Ainda estamos encontrando mundos verdadeiramente únicos décadas após a primeira descoberta. É emocionante fazer parte desta jornada."

“A descoberta de TOI-1853 b implica que grandes planetas podem ter quantidades surpreendentes de elementos pesados, muito mais do que se pensava anteriormente”, acrescentou Naponiello. "Os planetas netunianos apresentam uma surpreendente variedade de densidade e composições, mas não acreditávamos que pudessem ser tão compactos."

Na maior parte, os exoplanetas que orbitam as suas estrelas tão perto como o TOI-1853 b são planetas rochosos com diâmetros inferiores a duas vezes o da Terra ou os chamados Júpiteres quentes, gigantes gasosos com dimensões superiores a 10 vezes o diâmetro da Terra. Misteriosamente, os cientistas encontraram apenas alguns Netunos quentes , como TOI-1853 b, um fenômeno apelidado de “deserto quente de Netuno”.

As teorias convencionais de formação planetária sugeririam que TOI-1853 b não deveria existir, disse Naponiello. Mas vendo como acontece claramente, uma possibilidade para a formação do planeta é que ele tenha nascido catastroficamente de colisões “entre grandes protoplanetas, como as super-Terras”, explicou ele. 

"Esses enormes impactos teriam removido parte da atmosfera original e da água, deixando para trás principalmente rochas. Se for esse o caso, é provável que TOI-1853b tenha um irmão não muito longe."

Se os astrônomos não encontrarem um irmão de TOI-1853 b nas proximidades, outra explicação possível para a origem do planeta é que ele era um planeta gigante em uma órbita altamente “excêntrica” ou de formato oval. 

Isto teria levado a encontros próximos regulares com a sua estrela, fazendo com que o mundo perdesse grande parte da sua atmosfera e deixando para trás um núcleo denso. Estas passagens estelares também poderiam ter eventualmente tornado a órbita do planeta menos excêntrica ao longo do tempo, explicando a forma atualmente circular da trajetória.

Os investigadores sugeriram que TOI-1853 b pode ser maioritariamente rochoso e rodeado por um pequeno envelope de hidrogénio e hélio que representa 1% da massa do planeta – no máximo. Outra possibilidade é que o TOI-1853 b possa ser composto por cerca de 50% de rocha e 50% de água. Se for verdade, isso significaria que a sua atmosfera pode ser rica em vapor de água, disse Naponiello, devido ao calor extremo do planeta.

Para realmente descobrir a composição do TOI-1853 b, os cientistas teriam que analisar a sua atmosfera, disse Naponiello. No entanto, isto provavelmente será difícil mesmo com o extraordinariamente poderoso Telescópio Espacial James Webb da NASA, uma vez que "esperamos que a sua atmosfera seja muito fina, se é que existe", disse ele.

“Compreender a natureza deste planeta será definitivamente um desafio.”

Os cientistas detalharam suas descobertas online em 30 de agosto na revista Nature.

Fonte: space.com