O novo mundo é o segundo planeta mais leve descoberto até hoje.
Astrônomos do MIT, da Universidade de Liège, na Bélgica, e de outros lugares, descobriram um planeta enorme e fofo orbitando uma estrela distante em nossa galáxia, a Via Láctea. A descoberta, publicada hoje na revista Astronomia da Naturezaé uma chave promissora para o mistério de como esses planetas gigantes e superleves se formam.
O novo planeta, denominado WASP-193b, parece ser menor do que o tamanho de Júpiter, mas tem uma fração da sua densidade. Os cientistas descobriram que o gigante gasoso é 50% maior que Júpiter e cerca de um décimo mais denso – uma densidade extremamente baixa, comparável à do algodão doce.
WASP-193b é o segundo planeta mais leve descoberto até hoje, depois do mundo menor, semelhante a Netuno, Kepler 51d. O tamanho muito maior do novo planeta, combinado com a sua densidade superleve, fazem de WASP-193b uma raridade entre os mais de 5.400 planetas descobertos até agora.
“Encontrar estes objetos gigantes com uma densidade tão pequena é muito, muito raro”, diz Khalid Barkaoui, autor principal do estudo e pós-doutorando no MIT. “Existe uma classe de planetas chamados Júpiteres inchados, e há 15 anos que é um mistério o que eles são. E este é um caso extremo dessa classe.”
“Não sabemos onde colocar este planeta em todas as teorias de formação que temos neste momento, porque é uma exceção de todas elas”, acrescenta o co-autor Francisco Pozuelos, investigador sénior do Instituto de Astrofísica da Andaluzia. , na Espanha. “Não podemos explicar como este planeta foi formado, com base em modelos clássicos de evolução. Observar mais de perto a sua atmosfera permitir-nos-á obter uma trajetória evolutiva deste planeta.”
Os coautores do estudo no MIT incluem Julien de Wit, professor assistente do Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT, e o pós-doutorado do MIT Artem Burdanov, juntamente com colaboradores de várias instituições em toda a Europa.
“Uma reviravolta interessante”
O novo planeta foi inicialmente avistado pela Wide Angle Search for Planets, ou WASP – uma colaboração internacional de instituições académicas que, em conjunto, operam dois observatórios robóticos, um no hemisfério norte e outro no sul. Cada observatório utiliza uma série de câmeras grande angulares para medir o brilho de milhares de estrelas individuais em todo o céu.
Em pesquisas realizadas entre 2006 e 2008, e novamente de 2011 a 2012, o observatório WASP-Sul detectou trânsitos periódicos, ou quedas de luz, de WASP-193 – uma estrela brilhante, próxima, semelhante ao Sol, localizada a 1.232 anos-luz da Terra. Os astrónomos determinaram que as quedas periódicas no brilho da estrela eram consistentes com um planeta que circulava a estrela e bloqueava a sua luz a cada 6,25 dias. Os cientistas mediram a quantidade total de luz que o planeta bloqueou em cada trânsito, o que lhes deu uma estimativa do tamanho gigante do planeta, o super-Júpiter.
Os astrónomos procuraram então determinar a massa do planeta – uma medida que revelaria a sua densidade e potencialmente também pistas sobre a sua composição. Para obter uma estimativa da massa, os astrónomos normalmente empregam a velocidade radial, uma técnica na qual os cientistas analisam o espectro de uma estrela, ou vários comprimentos de onda da luz, à medida que um planeta circunda a estrela. O espectro de uma estrela pode ser alterado de maneiras específicas, dependendo do que quer que esteja atraindo a estrela, como um planeta em órbita. Quanto mais massivo for um planeta e quanto mais próximo estiver da sua estrela, mais o seu espectro pode mudar – uma distorção que pode dar aos cientistas uma ideia da massa de um planeta.
Para WASP-193 b, os astrónomos obtiveram espectros adicionais de alta resolução da estrela obtidos por vários telescópios terrestres e tentaram empregar a velocidade radial para calcular a massa do planeta. Mas continuaram a aparecer vazios – precisamente porque, como se viu, o planeta era demasiado leve para ter qualquer atração detectável sobre a sua estrela.
“Normalmente, os planetas grandes são muito fáceis de detetar porque são geralmente massivos e provocam uma grande atração na sua estrela,” explica de Wit. “Mas o que era complicado neste planeta era que, apesar de ser grande – enorme – a sua massa e densidade eram tão baixas que era na verdade muito difícil de detectar apenas com a técnica da velocidade radial. Foi uma reviravolta interessante.”
“[WASP-193b] é tão leve que foram necessários quatro anos para coletar dados e mostrar que há um sinal de massa, mas é muito, muito pequeno”, diz Barkaoui.
“Inicialmente estávamos obtendo densidades extremamente baixas, o que era muito difícil de acreditar no início”, acrescenta Pozuelos. “Repetimos várias vezes o processo de análise de todos os dados para ter certeza de que esta era a densidade real do planeta, porque isso era muito raro”.
Um mundo inflado
No final, a equipa confirmou que o planeta era de facto extremamente leve. Sua massa, calcularam eles, era cerca de 0,14 da massa de Júpiter. E a sua densidade, derivada da sua massa, era de cerca de 0,059 gramas por centímetro cúbico. Júpiter, por outro lado, tem cerca de 1,33 gramas por centímetro cúbico; e a Terra é mais substancial, 5,51 gramas por centímetro cúbico. Talvez o material mais próximo em densidade do novo e fofo planeta seja o algodão doce, que tem uma densidade de cerca de 0,05 gramas por centímetro cúbico.
“O planeta é tão leve que é difícil pensar num material análogo, em estado sólido”, diz Barkaoui. “A razão pela qual é próximo do algodão doce é porque ambos são feitos principalmente de gases leves, em vez de sólidos. O planeta é basicamente super fofo.”
Os investigadores suspeitam que o novo planeta é feito principalmente de hidrogénio e hélio, como a maioria dos outros gigantes gasosos da galáxia. Para WASP-193b, estes gases provavelmente formam uma atmosfera extremamente inflada que se estende dezenas de milhares de quilómetros além da própria atmosfera de Júpiter. Exatamente como um planeta pode inflar até agora, mantendo uma densidade superleve, é uma questão que nenhuma teoria existente de formação planetária pode ainda responder.
Para obter uma imagem melhor do novo mundo fofo, a equipe planeja usar uma técnica desenvolvida anteriormente por De Wit, para primeiro derivar certas propriedades da atmosfera do planeta, como sua temperatura, composição e pressão em várias profundidades. Estas características podem então ser usadas para calcular com precisão a massa do planeta. Por enquanto, a equipe vê o WASP-193b como um candidato ideal para estudos de acompanhamento por observatórios como o Telescópio Espacial James Webb.
“Quanto maior for a atmosfera de um planeta, mais luz poderá passar”, diz de Wit. “Portanto, está claro que este planeta é um dos melhores alvos que temos para estudar os efeitos atmosféricos. Será uma Pedra de Roseta para tentar resolver o mistério dos inchados Júpiteres.”
