Dados da NASA revelam possível razão pela qual alguns exoplanetas estão encolhendo
Alguns
exoplanetas parecem estar a perder as suas atmosferas e a encolher. Num novo
estudo realizado com dados do aposentado telescópio espacial Kepler da NASA, os
astrónomos encontraram evidências de uma possível causa: os núcleos destes
planetas estão a empurrar as suas atmosferas de dentro para fora.
"Os
cientistas já confirmaram a deteção de mais de 5000 exoplanetas, mas há menos
planetas do que se esperava com um diâmetro entre 1,5 e 2 vezes o da
Terra", disse a investigadora do Caltech/IPAC Jessie Christiansen, líder
científica do Arquivo de Exoplanetas da NASA e autora principal do novo estudo
publicado na revista The Astronomical Journal.
"Os
cientistas exoplanetários têm agora dados suficientes para dizer que esta
lacuna não é um acaso. Há algo que impede os planetas de atingirem e/ou
manterem este tamanho".
Os
investigadores pensam que esta lacuna pode ser explicada pelo facto de certos
sub-Neptunos perderem a sua atmosfera ao longo do tempo. Esta perda aconteceria
se o planeta não tivesse massa suficiente e, portanto, força gravitacional,
para manter a sua atmosfera.
Assim,
os sub-Neptunos que não são suficientemente massivos encolheriam até ao tamanho
das super-Terras, deixando a lacuna entre os dois tamanhos de planetas.
Mas
a forma exata como estes planetas estão a perder a sua atmosfera tem
permanecido um mistério. Os cientistas chegaram a um consenso sobre dois
mecanismos prováveis: um deles é chamado de perda de massa alimentada pelo
núcleo; e o outro, fotoevaporação. O estudo descobriu novas evidências que
apoiam o primeiro.
Este infográfico mostra os principais tipos de exoplanetas. Os cientistas têm estado a trabalhar para compreender melhor a "lacuna de tamanho", ou ausência conspícua, de planetas que se situam entre as super-Terras e os sub-Neptunos. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Resolvendo o mistério
A
perda de massa impulsionada pelo núcleo ocorre quando a radiação emitida pelo
núcleo quente de um planeta empurra a atmosfera para longe do planeta ao longo
do tempo, "e essa radiação está a empurrar a atmosfera por baixo",
disse Christiansen.
A
outra explicação principal para a lacuna planetária, a fotoevaporação, ocorre
quando a atmosfera de um planeta é essencialmente soprada pela radiação quente
da sua estrela hospedeira. Neste cenário, "a radiação altamente energética
da estrela atua como um secador de cabelo num cubo de gelo", disse.
Embora
se pense que a fotoevaporação ocorre durante os primeiros 100 milhões de anos
de um planeta, a perda de massa alimentada pelo núcleo ocorre muito mais tarde
- perto dos mil milhões de anos de vida de um planeta. Mas com qualquer um dos
mecanismos, "se não tiver massa suficiente, não consegue manter-se, perde
a sua atmosfera e encolhe", acrescentou Christiansen.
Para
este estudo, Chistiansen e os seus coautores utilizaram dados do K2 da NASA,
uma missão alargada do Telescópio Espacial Kepler, para observar os enxames
estelares do Presépio e das Híades, que têm entre 600 milhões e 800 milhões de
anos.
Como
se pensa que os planetas têm geralmente a mesma idade que a sua estrela
hospedeira, os sub-Neptunos deste sistema estariam para além da idade em que a
fotoevaporação poderia ter tido lugar, mas não suficientemente velhos para
terem sofrido uma perda de massa impulsionada pelo núcleo.
Assim,
se a equipe verificasse que haviam muitos sub-Neptunos nos enxames do Presépio
e das Híades (em comparação com estrelas mais velhas noutros enxames), poderia
concluir que a fotoevaporação não tinha ocorrido. Nesse caso, a perda de massa
alimentada pelo núcleo seria a explicação mais provável para o que acontece aos
sub-Neptunos menos massivos ao longo do tempo.
Ao
observar o enxame do Presépio e o enxame das Híades, os investigadores
descobriram que quase 100% das estrelas nestes enxames ainda têm um planeta
sub-Neptuno ou um candidato a planeta na sua órbita. A julgar pelo tamanho
destes planetas, os investigadores pensam que eles mantiveram as suas
atmosferas.
Isto
difere das outras estrelas mais antigas observadas pelo K2 (estrelas com mais
de 800 milhões de anos), das quais apenas 25% têm sub-Neptunos em órbita. A
idade mais avançada destas estrelas está mais próxima do período de tempo em
que se pensa que ocorre a perda de massa impulsionada pelo núcleo.
A
partir destas observações, a equipe concluiu que a fotoevaporação não poderia
ter ocorrido nos enxames do Presépio e das Híades. Se tivesse acontecido, teria
ocorrido centenas de milhões de anos antes, e estes planetas teriam pouca ou
nenhuma atmosfera. Isto deixa a perda de massa alimentada pelo núcleo como a
principal explicação para o que provavelmente acontece com as atmosferas destes
planetas.
A
equipe de Christiansen passou mais de cinco anos a construir o catálogo de
candidatos a planetas necessário para o estudo. Mas a investigação está longe
de estar concluída, disse, e é possível que a compreensão atual da
fotoevaporação e/ou da perda de massa alimentada pelo núcleo possa evoluir.
As
descobertas serão provavelmente postas à prova por estudos futuros antes que
alguém possa declarar o mistério desta lacuna planetária resolvido de uma vez
por todas.
Fonte: Nasa
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