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  • Bianca Leroiz

Nova descoberta: exoplaneta tão grande quanto Júpiter, mas 10 vezes mais leve

Um planeta de baixa densidade foi descoberto pela estudante de PhD Caroline Piaulet no Instituto de pesquisas sobre exoplanetas (iREx) da Universidade de Montreal. A massa do gigante exoplaneta WASP-107b é bem mais baixa do que se imaginava ser, o necessário para produzir a imensa camada de gás ao redor de planetas gigantes como Júpiter e Saturno.



Representação artística do exoplaneta WASP-107b e sua estrela, WASP-107. Parte da luz da estrela flui através da camada de gás estendida do exoplaneta. Crédito: ESA / Hubble, NASA, M. Kornmesser.


Piaulet faz parte de um time de pesquisas do professor de astrofísica Björn Benneke que em 2019 anunciou a primeira detecção de água em um exoplaneta localizado na zona habitável de sua estrela.



“Esse trabalho aborda as próprias bases de como planetas gigantes podem se formar e crescer”, disse Benneke. “Isso fornece provas concretas que o acúmulo de camadas de gás podem se formar em núcleos muito menos massivos que se pensava anteriormente."


10 VEZES MAIS LEVE QUE JÚPITER


WASP-107b foi detectado pela primeira vez em 2017 ao redor da WASP-107, uma estrela a cerca de 212 anos luz de distância da Terra, localizada na constelação de Virgem. O planeta está muito próximo a sua estrela –cerca de 16 vezes mais próximo que a Terra do Sol. Tão grande quanto Júpiter, porém 10 vezes mais leve, WASP-107b é um dos exoplanetas com menor densidade conhecido: um tipo que os astrofísicos apelidaram de “super-puff” ou planetas “algodão doce”.


Piaulet e seu time primeiro usou observação do WASP-107b obtidos no observatório Keck, no Hawaii, que teve acesso a dados mais detalhados sobre sua massa. Eles usaram o método de velocidade radial, que permitiu os cientistas determinarem a massa do planeta observando a oscilação periódica de sua estrela devido a força gravitacional do planeta. Eles concluíram que a massa do WASP-107b é aproximadamente 10 vezes menor que a de Júpiter, ou cerca de 30 vezes que o da Terra.


A equipe então realizou uma análise para determinar como seria sua estrutura interna. Eles tiveram uma conclusão surpreendente: com uma densidade tão baixa, o planeta deve possuir um núcleo sólido equivalente a 4 vezes a massa da Terra. Isso significa que mais de 85% de sua massa está em sua espessa camada de gás que cobre o núcleo.


“Nós tínhamos várias perguntas sobre WASP-107b”, disse Piaulet. “Como pode se formar um planeta com uma densidade tão baixa? E como consegue manter uma camada tão espessa de gás, principalmente considerando a sua proximidade com sua estrela?”

“Isso nos motivou a realizar uma análise para determinar sua história de formação.”


Planetas se formam no disco de poeira e gás que orbitam uma estrela jovem, chamado de disco protoplanetário. Modelos clássicos de formação de gigantes gasosos são baseados em Júpiter e Saturno. Neste caso, um núcleo sólido pelo menos 10 vezes mais massivo que a Terra é necessário para acumular uma grande quantidade de gases antes do disco se dissipar.


Mas sem um núcleo tão massivo, planeta gasosos gigantes não seriam capazes de passar o limite crítico necessário para a formação de grandes camadas de gás. Como então explicar a existência de WASP-107b, que possui um núcleo com densidade tão baixa? Uma professora da Universidade McGill e membro da iREx, Eve Lee, uma especialista renomada internacionalmente em planetas “algodão doce”, como o WASP-107b, tem algumas hipóteses.


“Para a formação de WASP-107b, o cenário mais provável é que o planeta se formou longe de sua estrela, onde o gás no disco é frio o suficiente para que o acúmulo de gás ocorra rapidamente. Apenas depois, o planeta migrou para sua posição atual, seja por meio de interações com o disco ou com outros planetas no sistema,” complementa a pesquisadora.


DESCOBERTA DE UM SEGUNDO PLANETA, WASP-107c


As observações de Keck sobre o sitema de WASP-107 cobre um período de tempo muito mais longo do que os estudos indicavam anteriormente, permitindo que a equipe de pesquisadores da UdeM-led fizessem uma descoberta adicional: a existência de um segundo planeta, o WASP-107c, com um terço da massa de Júpiter, consideravelmente maior que o WASP-107b.


WASP-107c está muita mais distante de sua estrela principal: leva 3 anos terrestres para completar uma órbita, comparado à órbita de 5,7 dias de WASP-107b. Também importante destacar: a excentricidade deste segundo planeta é alta, significando que sua trajetória ao redor de sua estrela é mais oval do que circular.


A respeito da história de formação, há ainda muitos mistérios rodeando o WASP-107b. Estudos sobre a atmosfera do planeta com telescópio espacial Hubble, publicado em 2018 revelou uma surpresa: contém poucas quantidades de metano.


“Isso é estranho porque, para este tipo de planeta, o metano deveria ser abundante. Agora nós estamos reanalisando as observações do Hubble com a nova massa do planeta para ver como isso irá afetar os resultados e para examinar que tipo de mecanismos pode explicar a destruição do metano,” diz Piaulet.


A jovem pesquisadora planeja continuar estudando WASP-107b, esperando pelo Telescópio Espacial James Webb que será lançado em 2021, que irá providenciar dados muito mais precisos a respeito das atmosferas dos planetas.


“Exoplanetas como WASP-107b que não possuem comparativos em nosso sistema solar, nos permite entender melhor os mecanismos da formação dos planetas em geral e os resultados variáveis dos exoplanetas. Isso nos motiva a estudá-los em grandes detalhes.” complementa Piaulet.


“A densidade extremamente baixa de WASP-107b: um caso a ser estudado pelos físicos de acreção dos envelopes de gás e migração orbital,” de Caroline Piaulet e outros autores, postado dia 18/01/2021 no Astronomical Journal.


Matéria elabora por Iago Siqueira/Conexão GeoClima.


Fonte: Phys.org

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