Um par planetário orbita uma estrela a cerca de 190 anos-luz da Terra. Um Júpiter quente, normalmente "solitário", partilha o espaço com um mini-Netuno, numa combinação rara e improvável que tem intrigado os astrônomos desde a descoberta do sistema em 2020.
© K. Chakraborty (ilustração de um mini-Netuno e um Júpiter quente)
Agora, cientistas do MIT (Massachusetts Institute of Technology) conseguiram vislumbrar a atmosfera do mini-Netuno, que trafega dentro da órbita do seu companheiro do tamanho de Júpiter, e descobriram pistas para explicar as origens deste sistema planetário incomum.
No estudo, os cientistas relatam novas medições da atmosfera do mini-Netuno, realizadas com o telescópio espacial James Webb da NASA. É a primeira vez que os astrônomos medem a composição de um mini-Netuno que reside dentro da órbita de um Júpiter quente. As suas medições revelam que o planeta menor tem uma atmosfera "pesada", rica em vapor de água, dióxido de carbono, dióxido de enxofre e traços de metano.
Uma atmosfera tão pesada não teria sido adquirida pelo planeta se este se tivesse formado na sua localização atual, muito perto da sua estrela. Em vez disso, os cientistas afirmam que as descobertas apontam para uma teoria alternativa sobre a sua origem: tanto o mini-Netuno como o Júpiter quente podem ter-se formado muito mais longe, na região mais fria do disco protoplanetário. Aí, os planetas poderiam ter acumulado lentamente atmosferas de gelo e outros compostos voláteis. Com o tempo, os planetas foram provavelmente atraídos para a estrela num processo gradual que os manteve próximos, com as suas atmosferas intactas.
Os resultados da equipe são os primeiros a mostrar que os mini-Netunos podem formar-se para além da "linha de gelo" de uma estrela. Esta fronteira refere-se à distância mínima de uma estrela onde a temperatura é suficientemente baixa para que a água se condense instantaneamente em gelo. Tal como o próprio nome indica, os mini-Netunos são planetas com uma massa inferior à de Netuno. São considerados anões gasosos, compostos principalmente por gás, com um núcleo interno rochoso. Os mini-Netunos são os planetas mais comuns na Via Láctea, embora, curiosamente, não exista nenhum mundo deste tipo no nosso próprio Sistema Solar.
Os astrônomos observaram muitos planetas orbitando uma grande variedade de estrelas em diversos sistemas planetários. Os mini-Netunos, portanto, são geralmente considerados planetas comuns. Os astrônomos fizeram a descoberta do sistema utilizando o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA. Analisaram as medições do TESS relativas a TOI-1130, uma estrela localizada a 190 anos-luz da Terra, e detectaram sinais de um mini-Netuno e de um Júpiter quente, orbitando a estrela a cada quatro e oito dias, respectivamente.
Os Júpiteres quentes são "solitários", o que significa que não têm planetas companheiros dentro das suas órbitas. São tão massivos e a sua gravidade é tão forte que tudo o que se encontra dentro da sua órbita acaba por ser disperso. Mas, de alguma forma, neste Júpiter quente, um companheiro interior sobreviveu. E isso levanta questões sobre como é que um sistema deste tipo se poderia ter formado.
Foi descoberto que o mini-Nepuno e o Júpiter quente se encontravam em "ressonância de movimento médio", o que significa que cada um pode afetar o movimento do outro, puxando e empurrando, variando ligeiramente o tempo que cada um demora para orbitar a sua estrela. A partir das medições do telescópio espacial James Webb, a equipe descobriu que o planeta absorvia comprimentos de onda específicos da água, do dióxido de carbono, do dióxido de enxofre e, em menor grau, do metano. Estas moléculas são mais pesadas do que o hidrogênio e o hélio, que constituem atmosferas mais leves. Se os mini-Netunos se formassem muito perto da sua estrela, deveriam ter atmosferas leves. Mas os novos resultados da equipe contrariam essa suposição e apresentam uma nova forma como os mini-Netunos se poderiam ter formado.
Uma vez que foram encontradas moléculas mais pesadas na atmosfera de TOI-1130 b, que orbita muito próximo da sua estrela, os cientistas afirmam que a única explicação possível para a sua composição é que o planeta se formou muito mais longe do que a sua localização atual. O planeta provavelmente acumulou a sua atmosfera densa de água e outros compostos voláteis, como dióxido de carbono e dióxido de enxofre, na região gelada para além da linha de gelo da estrela. Neste ambiente muito mais frio, a água condensa-se nas partículas de poeira para formar pedrinhas geladas, que um planeta em formação pode atrair para a sua atmosfera. A água evapora-se à medida que migra lentamente para mais perto da sua estrela.
Um artigo foi publicado no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: Massachusetts Institute of Technology