1412: Hubble encontra exoplaneta distante desaparecendo a ritmo sem paralelo

Impressão de artista que mostra uma nuvem gigante de hidrogénio oriunda de um planeta quente, do tamanho de Neptuno, a apenas 97 anos-luz da Terra. O exoplaneta é minúsculo quando comparado com a sua estrela, uma anã vermelha de nome GJ 3470. A radiação intensa da estrela está a aquecer o hidrogénio na atmosfera superior do planeta até um ponto em que escapa para o espaço. O mundo alienígena está a perder hidrogénio a uma velocidade 100 vezes superior à de um exoplaneta parecido com Neptuno, previamente observado, cuja atmosfera também está a evaporar-se.
Crédito: NASA, ESA e D. Player (STScI)

A velocidade e a distância a que os planetas orbitam as suas respectivas estrelas pode determinar o destino de cada um – se permanece uma parte integrante do seu sistema solar ou se evapora mais rapidamente para o cemitério escuro do Universo.

Na sua busca por aprender mais sobre planetas distantes para lá do nosso próprio Sistema Solar, os astrónomos descobriram que um planeta de tamanho médio, com aproximadamente o tamanho de Neptuno, de nome GJ 3470b, está a evaporar 100 vezes mais depressa do que um planeta previamente descoberto de tamanho similar, chamado GJ 436b.

As descobertas, publicadas ontem na revista Astronomy & Astrophysics, avançam o conhecimento dos astrónomos sobre a evolução planetária.

“Esta é a prova de que os planetas podem perder uma parte significativa de toda a sua massa,” comenta David Sing, professor emérito da Universidade Johns Hopkins e autor do estudo. “GJ 3470b está a perder mais massa do que qualquer outro planeta que vimos até agora; daqui a alguns milhares de milhões de anos, pode ter desaparecido metade do planeta.”

O estudo faz parte do programa PanCET (Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury), liderado por Sing, que visa medir as atmosferas de 20 exoplanetas no ultravioleta, no visível e no infravermelho enquanto orbitam as suas estrelas. O PanCET é o maior programa de observação exoplanetária a ser executado com o Telescópio Espacial Hubble da NASA.

Uma questão de particular interesse para os astrónomos é como os planetas perdem a sua massa através da evaporação. Planetas como as “super” Terras e os Júpiteres “quentes” orbitam muito mais perto das suas estrelas e são, portanto, mais quentes, fazendo com que a camada mais externa das suas atmosferas seja “soprada” através de evaporação.

Embora estes exoplanetas maiores, do tamanho de Júpiter, e mais pequenos, do tamanho da Terra, sejam abundantes, os exoplanetas de tamanho médio, como Neptuno – cerca de quatro vezes o tamanho da Terra – são raros. Os investigadores levantam a hipótese de que estes Neptunos são despojados das suas atmosferas e, finalmente, tornam-se planetas mais pequenos. No entanto, é difícil testemunhar activamente estas etapas porque só podem ser estudados no ultravioleta, o que limita os cientistas a estudar estrelas próximas a não mais do que 150 anos-luz da Terra e não obscurecidas por material interestelar. GJ 3470b está a 96 anos-luz de distância e orbita uma estrela anã vermelha na direcção da constelação de Caranguejo.

Neste estudo, o Hubble descobriu que o exoplaneta GJ 3470b perdeu significativamente mais massa e tinha uma exosfera visivelmente menor do que o primeiro exoplaneta do tamanho de Neptuno estudado, GJ 436b, devido à sua menor densidade e ao recebimento de uma forte explosão de radiação da sua estrela hospedeira.

A densidade mais baixa de GJ 3470b faz com que seja incapaz de se agarrar gravitacionalmente à atmosfera aquecida e, enquanto a estrela que hospeda GJ 436b tem entre 4 e 8 mil milhões de anos, a estrela-mãe de GJ 3470b tem apenas 2 mil milhões de anos. Uma estrela mais jovem é mais activa e poderosa e, portanto, tem mais radiação para aquecer a atmosfera do planeta.

A equipa de Sing estima que GJ 3470b possa já ter perdido até 35% da sua massa total e, daqui a alguns milhares de milhões de anos, todo o seu gás pode ser retirado, deixando para trás apenas um núcleo rochoso.

“Estamos a começar a melhor entender como os planetas se formam e quais as propriedades que influenciam a sua composição geral,” explica Sing. “O nosso objectivo com este estudo e o abrangente programa PanCET é observar de modo geral as atmosferas destes planetas para determinar como cada um é afectado pelo seu próprio ambiente. Ao comparar planetas diferentes, podemos começar a juntar as peças do puzzle da sua evolução.”

Olhando para o futuro, Sing e a sua equipa esperam estudar mais exoplanetas procurando hélio no infravermelho, o que permitirá um maior alcance de investigação do que a busca por hidrogénio na luz ultravioleta.

Actualmente, os planetas que são compostos na sua maioria por hidrogénio e hélio, só podem ser estudados através do rastreamento do hidrogénio no ultravioleta. Usando o Hubble, o Telescópio Espacial James Webb da NASA (que terá uma maior sensibilidade ao hélio), e um novo instrumento chamado Carmenes que Sing descobriu recentemente poder rastrear com precisão a trajectória dos átomos de hélio, os astrónomos serão capazes de ampliar a sua busca por planetas distantes.

Astronomia On-line
14 de Dezembro de 2018