Encontrado planeta “algodão doce” único. Desafia o que sabemos sobre a formação planetária

M. Kornmesser, Hubble, NASA / ESA

Um dos exoplanetas mais leves já encontrados na Via Láctea está a desafiar a nossa compreensão sobre a forma como os planetas gigantes se formam.

Há uma rara categoria de planetas, denominada “planetas algodão doce”, que intriga os astrónomos: são mundos gigantes, cobertos por um imenso envelope de gases que lhes confere um tamanho incrível, mas com muito baixa densidade, uma vez que têm núcleos sólidos mais pequenos do que os de Júpiter e Saturno, os nossos gigantes gasosos.

É o caso do exoplaneta gigante WASP-107b, descoberto em 2017. No entanto, os cientistas acabam de descobrir que o WASP-107b tem uma peculiaridade que o torna único dentro do seu já estranho tipo: a sua massa é muito menor do que se achava ser necessário para criar a imensa camada de gás que o rodeia.

WASP-107b foi detetado pela primeira vez em torno de WASP-107, uma estrela a cerca de 212 anos-luz da Terra, na constelação de Virgem. O planeta está muito perto da sua estrela, mais de 16 vezes mais perto do que a Terra se encontra do Sol. Tão grande como Júpiter, mas 10 vezes mais leve, WASP-107b é um dos exoplanetas menos densos conhecidos.

Caroline Piaulet, do Instituto de Investigação de Exoplanetas, e a sua equipa usaram observações do WASP-107b do Observatório Keck, no Havai, para avaliar a sua massa com maior precisão.

Usaram o método da velocidade radial, que permite que a massa de um planeta seja determinada pela observação do movimento oscilante da sua estrela hospedeira através da atração gravitacional do planeta. Foi assim que concluíram que a densidade deste planeta “algodão doce” é cerca de um décimo da de Júpiter.

A equipa fez uma análise para determinar a sua estrutura interna mais provável e chegou à conclusão de que, com uma densidade tão baixa, o planeta deve possuir um núcleo sólido não mais do que quatro vezes a massa da Terra. Isso significa que mais de 85% da sua massa vem da espessa camada de gás que envolve o núcleo.

“Tínhamos muitas dúvidas sobre o WASP-107b”, disse Piaulet, em comunicado. “Como poderia formar-se um planeta de tão baixa densidade? E como evitou que a sua enorme camada de gás escapasse, especialmente dada a proximidade entre o planeta e a sua estrela?”.

Os planetas formam-se no disco de poeira e gás que envolve uma jovem estrela, chamado de disco protoplanetário. Os modelos clássicos de formação de planetas gigantes gasosos são baseados no que sabemos de Júpiter e Saturno. Essas teorias afirmam que é necessário um núcleo sólido pelo menos 10 vezes mais massivo do que a Terra para acumular uma grande quantidade de gás antes de o disco se dissipar.

Eve Lee, professora da McGill University, especialista mundialmente conhecida em planetas como WASP-107b, tem uma hipótese: “Para WASP-107b, o cenário mais plausível é que o planeta se formou longe da estrela, onde o gás do disco está suficientemente frio para que a acumulação de gás possa acontecer muito rapidamente ”. Posteriormente, o planeta migrou para a sua posição atual.

As observações também levaram a uma descoberta adicional: a existência de um segundo planeta, WASP-107c, com uma massa de aproximadamente um terço da de Júpiter, consideravelmente maior que a de WASP-107b.

Este novo planeta está muito mais longe da estrela central: demora três anos para completar uma órbita em torno dela, enquanto WASP-107b demora 5,7 dias. Além disso, os astrónomos descobriram que tem uma órbita muito excêntrica, o que significa que o caminho ao redor da sua estrela é mais oval do que circular.

“WASP-107c preservou em alguns aspetos a memória do que aconteceu no seu sistema”, disse Piaulet. “A sua grande excentricidade aponta para um passado bastante caótico, com interações entre os planetas que poderiam ter levado a grandes deslocações, como o suspeito de WASP-107b.”

Existem muitos mistérios em torno do WASP-107b. Estudos da atmosfera do planeta com o Telescópio Espacial Hubble revelaram uma surpresa: contém muito pouco metano. “É estranho, porque para esse tipo de planeta o metano deve ser abundante”, disse Piaulet.

Os cientistas calculam que WASP-107b perde 0,1 a 0,4% da sua massa a cada mil milhões de anos e que a maior parte dessa massa perdida é projetada no seu lado noturno, formando uma enorme cauda que é entre três e cinco vezes maior do que o próprio planeta, o que levou ao seu apelido de “supercometa”.

O estudo foi publicado este mês na revista científica The Astronomical Journal.