As estrelas mais brilhantes podem “despir” os planetas até aos seus núcleos rochosos

Ao longo dos últimos 25 anos, os astrónomos encontraram milhares de exoplanetas em torno de estrelas na nossa Galáxia.

No entanto, mais de 99% deles orbitam estrelas mais pequenas — desde anãs vermelhas a estrelas ligeiramente mais massivas do que o nosso Sol, que é considerado uma estrela de tamanho médio.

Poucos foram descobertos em torno de estrelas ainda mais massivas, tais como estrelas do tipo A — estrelas azuis brilhantes duas vezes maiores do que o Sol — e a maioria dos exoplanetas que foram observados têm o tamanho de Júpiter ou são maiores. Algumas das estrelas mais brilhantes do céu noturno, tais como Sirius e Vega, são estrelas do tipo A.

Astrónomos da Universidade da Califórnia, Berkeley, relatam agora um novo planeta do tamanho de Neptuno — chamado HD 56414 b — em torno de uma destas estrelas de tipo A, escaldantes, mas de curta duração, e fornecem dicas sobre a razão pela qual tão poucos gigantes gasosos mais pequenos que Júpiter foram vistos em torno de 1% das estrelas mais brilhantes da nossa Galáxia.

Os métodos atuais de deteção exoplanetária encontram mais facilmente planetas com períodos orbitais curtos e rápidos em torno das suas estrelas, mas este planeta recém-descoberto tem um período orbital mais longo do que a maioria dos descobertos até à data.

Os investigadores sugerem que um planeta do tamanho de Neptuno, mais fácil de encontrar, situado mais perto de uma estrela brilhante do tipo A, seria rapidamente despojado do seu gás pela dura radiação estelar e reduzido a um núcleo indetetável.

Embora esta teoria tenha sido proposta para explicar os chamados desertos dos Neptunos quentes em torno de estrelas mais avermelhadas, desconhecia-se se isto se estendia a estrelas mais quentes — as estrelas do tipo A são cerca de 1,5 a 2 vezes mais quentes do que o Sol — devido à escassez de planetas conhecidos em torno de algumas das estrelas mais brilhantes da Galáxia.

“É um dos planetas mais pequenos que conhecemos em torno destas estrelas realmente enormes”, disse o estudante da UC Berkeley Steven Giacalone.

“De facto, esta é a estrela mais quente que conhecemos com um planeta mais pequeno que Júpiter. Este planeta é interessante em primeiro lugar e sobretudo porque estes tipos de planetas são realmente difíceis de encontrar, e provavelmente não vamos encontrar muitos como ele num futuro previsível”.

O deserto dos Neptunos quentes

A descoberta daquilo a que os investigadores chamam um “Neptuno ameno”, mesmo para lá da zona onde o planeta teria sido despojado do seu gás, sugere que estrelas brilhantes do tipo A podem ter numerosos núcleos invisíveis dentro da zona dos Neptunos quentes que estão à espera de serem descobertos através de técnicas mais sensíveis.

“Podemos esperar ver um amontoado de núcleos Neptunianos remanescentes em períodos orbitais curtos” à volta dessas estrelas, concluíram os investigadores no seu artigo científico, publicado a 12 de agosto no The Astrophysical Journal Letters.

A descoberta também contribui para a nossa compreensão de como as atmosferas planetárias evoluem, disse Courtney Dressing, professora assistente de astronomia na mesma universidade. “Há uma grande questão sobre como é que os planetas retêm as suas atmosferas ao longo do tempo”, disse a docente.

“Quando estamos a olhar para planetas mais pequenos, será que estamos a olhar para a atmosfera com que foram formados, originalmente, a partir do disco de acreção? Será que estamos a olhar para uma atmosfera que foi “roubada” do planeta ao longo do tempo? Se conseguirmos olhar para planetas que recebem diferentes quantidades de luz estelar, especialmente diferentes comprimentos de onda, que é o que as estrelas do tipo A nos permitem fazer — isso permite-nos alterar a razão entre a proporção dos raios-X e a radiação ultravioleta — e então podemos tentar ver exatamente como um planeta mantém a sua atmosfera ao longo do tempo”.

De acordo com Dressing, está bem estabelecido que planetas altamente irradiados, do tamanho de Neptuno, em órbita de estrelas menos massivas e semelhantes ao Sol, são mais raros do que o esperado. Mas não se sabe se isto se aplica aos planetas que orbitam estrelas do tipo A, porque esses planetas são difíceis de detetar.

E uma estrela do tipo A é diferente das mais pequenas anãs F, G, K e M. Os planetas que orbitam estrelas do tipo solar recebem grandes quantidades de raios-X e radiação ultravioleta, mas os planetas próximos que orbitam estrelas do tipo A recebem muito mais radiação ultravioleta do que raios-X ou radiação ultravioleta extrema.

“A determinação se o deserto dos Neptunos quentes também se estende às estrelas do tipo A proporciona uma visão da importância da radiação ultravioleta próxima na regulação da perda atmosférica”, disse.

“Este resultado é importante para compreender a física da perda de massa atmosférica e para investigar a formação e evolução de planetas pequenos”.

O planeta HD 56414 b foi detetado pela missão TESS da NASA ao transitar pela sua estrela, HD 56414. Dressing, Giacalone e colegas confirmaram que HD 56414 era uma estrela do tipo A ao obter espectros com o telescópio de 1,5 metros operado pelo Consórcio SMARTS (Small and Moderate Aperture Research Telescope System) em Cerro Tololo, no Chile.

O planeta tem 3,7 vezes o raio da Terra e orbita a estrela a cada 29 dias a uma distância equivalente a um-quarto da distância entre a Terra e o Sol. O sistema tem cerca de 420 milhões de anos, muito mais jovem do que o nosso Sol com 4,5 mil milhões de anos.

Os cientistas modelaram o efeito que a radiação estelar teria no planeta e concluíram que, embora a estrela possa estar a , provavelmente sobreviverá durante mil milhões de anos — para além do ponto em que se espera que a estrela fique sem combustível e colapse, produzindo uma supernova.

Giacalone disse que os planetas do tamanho de Júpiter são menos suscetíveis à fotoevaporação porque os seus núcleos são massivos o suficiente para agarrarem o seu hidrogénio gasoso.

“Há este equilíbrio entre a massa central do planeta e quão inchada é a sua atmosfera”, explicou. “Para planetas do tamanho de Júpiter ou maiores, o planeta é massivo o suficiente para se agarrar gravitacionalmente à sua atmosfera inchada. À medida que descemos para os planetas do tamanho de Neptuno, a atmosfera ainda é inchada, mas o planeta não é tão massivo, pelo que podem perder mais facilmente as suas atmosferas”.

Giacalone e Dressing continuam a procurar mais exoplanetas do tamanho de Neptuno em torno de estrelas do tipo A, na esperança de encontrar outros no deserto dos Neptunos quentes, ou perto dele, para compreender onde estes planetas se formam no disco de acreção durante a formação estelar, quer se movam para dentro ou para fora ao longo do tempo, e como as suas atmosferas evoluem.