Planeta “incomum” parece ter encolhido e ninguém sabe a causa

A recentemente descoberta de um exoplaneta apresentou aos astrônomos um desafio intrigante. Este exoplaneta é chamado TOI-332b, e suas propriedades físicas e distância orbital de sua estrela são difíceis de explicar com a teoria atual de formação planetária.

Com tão poucos exoplanetas desse tipo detectados na Via Láctea até o momento, isso poderia lançar alguma luz sobre por que mundos do tamanho de Netuno, que orbitam rapidamente, parecem ser tão escassos. 

Uma representação artística de um exoplaneta no deserto Neptuniano. (NASA) 

“Apresentamos aqui a detecção e caracterização do TOI-332b, um planeta de período ultra-curto com uma densidade incomumente alta localizada profundamente no deserto Neptuniano,” escreve uma equipe liderada pelo astrofísico Ares Osborn da Universidade de Warwick, no Reino Unido, em um artigo prévio disponível no arXiv.

“TOI-332b é uma adição muito interessante às nossas descobertas atuais no deserto Neptuniano e um estudo de caso para testar a teoria de formação de planetas.”

Até o momento, a humanidade descobriu e confirmou mais de 5.500 exoplanetas (planetas fora do Sistema Solar), e padrões interessantes estão começando a emergir.

Algumas propriedades de exoplanetas, como raio ou distância de sua estrela, são relativamente comuns; no entanto, outras são muito mais escassas. Entender por que encontramos muitos de certos tipos de mundos e tão poucos de outros poderia ser uma pista sobre como os sistemas planetários se formam e evoluem.

Uma área de escassez é conhecida como o deserto Neptuniano. Encontramos surpreendentemente poucos exoplanetas do tamanho de Netuno que orbitam de perto suas estrelas. De fato, como Osborn e seus colegas apontam, há apenas um punhado escasso de exoplanetas situados nesse intervalo.

O recém-descoberto TOI-332b, que orbita uma estrela anã laranja a 727 anos-luz de distância, se encaixa perfeitamente nesse intervalo. Medições dos efeitos que ele provoca na luz de sua estrela hospedeira revelam que ele tem um raio 3,2 vezes o da Terra (Netuno tem 3,88 raios terrestres) e orbita a estrela a cada 18,72 horas.

Essas propriedades por si só já tornariam o TOI-332b um objeto de interesse, mas há algo mais. O efeito gravitacional em sua estrela hospedeira permitiu que Osborn e sua equipe medissem a massa do exoplaneta. Ela é de 57,2 massas terrestres. Netuno tem 17,15 massas terrestres.

Isso significa que o TOI-332b tem uma densidade impressionante de 9,6 gramas por centímetro cúbico. Essa é uma das maiores densidades já encontradas em exoplanetas do tamanho de Netuno. O próprio Netuno tem uma densidade de 1,64 gramas por centímetro cúbico. A densidade da Terra é de 5,51 gramas. Em média, o TOI-332b é mais denso que o ferro.

Modelagens sugerem que o exoplaneta possui um núcleo de ferro grande e denso, com um manto rochoso e uma atmosfera fina de hidrogênio e hélio. No entanto, para um núcleo do tamanho do inferido para o TOI-332b, uma atmosfera semelhante à de Júpiter, grande e espessa, seria esperada.

Isso levanta a questão muito interessante: para onde foi a atmosfera do TOI-332b?

Para um mundo tão próximo de sua estrela, processos de fotoevaporação – nos quais a radiação extrema da estrela causa a evaporação e a fuga da atmosfera – deveriam ocorrer. No entanto, a fotoevaporação sozinha não pode explicar a perda de uma atmosfera desse tamanho. Na verdade, ela não pode explicar a maior parte disso.

Outros processos incluem a migração planetária, que teria levado à remoção da atmosfera à medida que o exoplaneta se aproximava de sua estrela hospedeira, e o aquecimento subsequente do interior devido a mudanças gravitacionais na órbita do exoplaneta.

Também é possível que um impacto gigante com outro objeto do tamanho de um planeta possa ter removido a maior parte da atmosfera do TOI-332b. Ou talvez o TOI-332b simplesmente nunca tenha acumulado uma atmosfera desde o início.

Seja qual for o caso, será necessário um exame mais detalhado para entender por que o TOI-332b é como é.

“Esse planeta incomum testa o que entendemos atualmente sobre a formação de planetas; como um núcleo tão grande pode existir sem um invólucro gasoso é uma pergunta sem resposta,” escrevem os pesquisadores.

“São necessárias mais observações para potencialmente desvendar a história de formação do TOI-332b e suas características atuais.”

A pesquisa foi aceita para publicação no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e está disponível no arXiv.

Fonte: Science Alert