Exoplaneta “algodão doce” intriga os cientistas

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Com uma massa próxima à massa de Netuno e um raio do tamanho de Júpiter, o exoplaneta WASP-107b representa um desafio para as teorias da formação planetária. Sua densidade é muito menor do que o considerado necessário para a formação de planetas gasosos gigantes, como Júpiter e Saturno.

WASP-107b é um dos exoplanetas menos densamente conhecidos: uma espécie que os astrofísicos chamam os planetas de “superpuff” ou “algodão doce”. A nova descoberta sugere que planetas gigantes gasosos se formam com muito mais facilidade do que se acreditava.

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Descoberto em 2017 na constelação de Virgem (cerca de 212 anos-luz), WASP-107b é tão grande quanto o maior planeta do nosso sistema solar, mas dez vezes mais leve de acordo com um novo estudo publicado em Astronomical Journal. O exoplaneta ainda está 16 vezes mais próximo de sua estrela do que a Terra do Sol, o que o torna “um dos alvos mais favoráveis ​​para caracterizar a atmosfera”, segundo o estudo.

“Tínhamos muitas dúvidas sobre o WASP-107b”, disse Caroline Piaulet, do Instituto de Pesquisa de Exoplanetas da Universidade de Montreal (iREx). “Como um planeta de densidade tão baixa pode ser formado?” E como ele evitou que sua enorme camada de gás escapasse, especialmente dada a proximidade do planeta com sua estrela? Isso nos motivou a fazer uma análise aprofundada para determinar a sua história de formação. ”

Ilustração do planeta “algodão doce” orbitando a estrela Kepler 51, descoberta em 2014. Todos esses planetas são do tamanho de Júpiter, mas uma pequena parte de sua massa. Imagem: NASA / ESA / L. Hustak, J. Olmsted, D. Player e F. Summers (STScI)

Nascimento problemático

Com base em dados coletados no Observatório Keck, no Havaí, os cientistas determinaram que, com uma densidade tão baixa, o exoplaneta deve ter um núcleo sólido com não mais que quatro vezes a massa da Terra. Isso significa que mais de 85% de sua massa está incluída na espessa camada de gás que envolve esse núcleo.

Para efeito de comparação, Netuno, que tem uma massa semelhante a WASP-107b, tem apenas 5% a 15% da massa total em sua camada de gás. “Para o WASP-107b, o cenário mais provável é que o planeta formado longe da estrela, onde o gás no disco protoplanetário é frio o suficiente para que o acúmulo de gás possa ocorrer muito rapidamente”, explica Piaulet. “Mais tarde, o planeta foi capaz de migrar para sua posição atual, seja interagindo com o disco ou com outros planetas no sistema.”

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Os planetas se formam em um disco de poeira e gás que envolve a jovem estrela – o chamado disco protoplanetário. Com base em Júpiter e Saturno, os pesquisadores criaram um modelo para a formação de planetas gigantes gasosos que requerem um núcleo sólido pelo menos 10 vezes mais massivo do que a Terra para acumular grandes quantidades de gás antes de o disco se dispersar.

Sem esse núcleo maciço, os gigantes gasosos não eram considerados capazes de cruzar o limiar crítico necessário para construir e reter seus grandes reservatórios de gás. Até que WASP-107b seja detectado.

Planeta irmão

As observações do sistema WASP-107, entretanto, prepararam uma nova surpresa. Como o período de observação foi mais longo do que em estudos anteriores, a equipe de pesquisa abriu uma descoberta adicional: a existência de outro planeta, WASP-107c, a massa de aproximadamente um terço de Júpiter, significativamente mais densa do que WASP-107b.

O novo exoplaneta também está muito mais longe da estrela central do sistema e leva três anos para completar sua órbita – enquanto o WASP-107b dura apenas 5,7 dias. Os cientistas também perceberam que a excentricidade desse outro planeta é grande, o que significa que sua órbita ao redor da estrela é mais oval do que circular.

“O WASP-107c de alguma forma manteve a memória do que aconteceu em seu sistema”, diz Piaulet. “Sua grande excentricidade sugere um passado muito caótico, com interações entre planetas que poderiam ter levado a mudanças significativas, como a do WASP-107b”, acrescenta.

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