Astrónomos desvendam mistério das super-Terras

De acordo com uma nova investigação liderada por Johanna Teske, do Instituto Carnegie para a Ciência, uma estrela a cerca de 100 anos-luz de distância, na direção da constelação de Peixes, GJ 9827, hospeda o que poderá ser uma das super-Terras mais massivas e densas detetadas até à data.

Esta nova informação fornece evidências que vão ajudar os astrónomos a compreender o processo através qual os planetas se formam. Os resultados foram publicados na Earth and Planetary Astrophysics em novembro.

A estrela GJ 9827 na realidade alberga um trio de planetas, descobertos pela missão Kepler/K2 da NASA, e todos os três são um pouco maiores do que a Terra. Este é o tamanho que a missão Kepler determinou serem os mais comuns na Galáxia com períodos que variam entre vários dias a várias centenas de dias.

Curiosamente, não existem planetas deste tamanho no nosso Sistema Solar. Isto torna os cientistas curiosos acerca das condições sob as quais se formam e evoluem.

Uma chave importante para a compreensão da história de um planeta é a determinação da sua composição. Será que estas super-Terras são rochosas como o nosso próprio planeta? Ou será que têm núcleos sólidos rodeados por grandes atmosferas de gás?

Para tentar entender a composição de um exoplaneta, os cientistas precisam de medir a sua massa e o seu raio, o que lhes permite determinar a sua densidade.

Ao quantificarem planetas deste modo, os astrónomos notaram uma tendência. Parece que os planetas com raios superiores a mais ou menos 1,7 vezes o da Terra têm um invólucro gasoso, como Neptuno, e aqueles com raios menores são rochosos, como o nosso planeta.

Alguns cientistas propuseram que esta diferença é provocada pela fotoevaporação, que retira ao seu invólucro planetário os chamados voláteis – substâncias como água e dióxido de carbono que têm pontos de ebulição baixos – criando planetas com raios mais pequenos. Mas é necessária mais informação para testar verdadeiramente esta teoria.

É por isso que os três planetas de GJ 9827 são especiais – com raios de 1,64 (planeta b), 1,29 (planeta c) e 2,08 (planeta d), abrangem esta linha divisória entre super-Terra (rochoso) e sub-Neptuno (um pouco gasoso).

Felizmente, a equipa de cientistas de Carnegie, que inclui os coautores Steve Shectman, Sharon Wang, Paul Butler, Jeff Crane e Ian Thompson, tem vindo a acompanhar GJ 9827 com o instrumento PFS (Planet Finding Spectrograph), de modo que conseguiram restringir as massas dos três planetas graças a dados já obtidos, em vez de recolherem novas observações de GJ 9827.

“Normalmente, caso seja detetado um planeta em trânsito, são necessários meses, se não um ano ou mais, para recolher observações suficientes a fim de medir a sua massa”, explica Teske. “Dado que GJ 9827 é uma estrela brilhante, já a tínhamos no catálogo de estrelas que os astrónomos de Carnegie monitorizam em busca de planetas desde 2010. Isto era exclusivo ao PFS”.

O espectrógrafo foi desenvolvido por cientistas de Carnegie e acoplado aos telescópios Magalhães do Observatório Las Campanhas.

As observações com o PFS indicam que o planeta b tem aproximadamente oito vezes a massa da Terra, o que o torna numa das super-Terras mais massivas e densas já descobertas. As massas dos planetas c e d estão estimadas em cerca de 2,5 a 4 vezes a da Terra, respetivamente, embora a incerteza nessas duas determinações seja muito alta.

Esta informação sugere que o planeta d tem um invólucro volátil significativo e deixa em aberto a questão de saber se o planeta c tem ou não um invólucro parecido. Mas a melhor determinação da massa do planeta b sugere que é aproximadamente 50% ferro.

“São necessárias mais observações para definir com maior exatidão as composições destes três planetas”, comenta Wang. “Mas parecem ser alguns dos melhores candidatos para testar as nossas ideias de como as super-Terras evoluem, potencialmente usando o futuro Telescópio Espacial James Webb da NASA”.

// CCVAlg

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