ESO / L. Calçada
Os planetas gigantes podem formar-se de duas formas possíveis, com ambas a ocorrem dentro de um disco protoplanetário de gás e do pó distribuído em torno de uma jovem estrela central.
O tamanho de um planeta recentemente descoberto deixou os cientistas chocados. E a sua composição ainda mais. Depois de procederem a algumas medições, do tamanho de Júpiter muito jovem chamado HD-114082b, os cientistas descobriram que as suas propriedades não correspondem a nenhum dos dois modelos populares de formação de um planeta gigante a gás. Em termos simples, é demasiado pesado para a sua idade, escreve o Science Alert.
“Comparado com os modelos atualmente aceites, o HD-114082b é cerca de duas a três vezes mais denso para um jovem gigante a gás com apenas 15 milhões de anos de idade”, explica a astrofísica Olga Zakhozhay do Instituto Max Planck de Astronomia na Alemanha.
Orbitando uma estrela chamada HD-114082 a cerca de 300 anos-luz de distância, o exoplaneta tem sido objeto de uma intensa campanha de recolha de dados. Com apenas 15 milhões de anos, o HD-114082b é um dos exoplanetas mais jovens alguma vez encontrados. Além disso, a compreensão das suas propriedades pode dar pistas sobre como os planetas se formam.
Segundo a mesma fonte, são necessários dois tipos de dados para uma caracterização abrangente de um planeta, isto a partir do efeito que ele tem sobre a sua estrela hospedeira. Os dados de trânsito são um registo da forma como a luz de uma estrela escurece quando um exoplaneta em órbita passa à sua frente. Se soubermos quão brilhante é a estrela, essa fraca luminosidade pode revelar o tamanho do exoplaneta.
Os dados de velocidade radial, por outro lado, são um registo de quanto uma estrela vacila no lugar em resposta ao puxão gravitacional do exoplaneta. Se conhecermos a massa da estrela, então a amplitude da sua oscilação pode dar-nos a massa do planeta.
Durante quase quatro anos, os investigadores fizeram e registaram observações de velocidade radial do HD-114082. Utilizando os dados combinados de trânsito e velocidade radial, os investigadores determinaram que o HD-114082b tem o mesmo raio que Júpiter — mas é 8 vezes a massa de Júpiter. Isto significa que o exoplaneta é aproximadamente o dobro da densidade da Terra, e quase 10 vezes a densidade de Júpiter.
O tamanho e massa deste jovem exoplaneta significa que é altamente improvável que seja um planeta rochoso super grande. De facto, o limite superior para estes é de cerca de 3 raios terrestres e 25 massas terrestres.
Há também uma gama de densidade muito pequena nos exoplanetas rochosos. Acima deste alcance, o corpo torna-se mais denso, e a gravidade do planeta começa a reter uma atmosfera significativa de hidrogénio e hélio. O HD-114082b apresenta um grande excesso desses parâmetros, o que significa que é um gigante do gás. Mas os astrónomos simplesmente não sabem como é que ele ficou assim.
“Pensamos que os planetas gigantes podem formar-se de duas formas possíveis“, diz o astrónomo Ralf Launhardt do MPIA. “Ambos ocorrem dentro de um disco protoplanetário de gás e pó distribuído em torno de uma jovem estrela central”.As duas formas são referidas como um ‘arranque a frio‘ ou um ‘arranque a quente‘. Num arranque a frio, pensa-se que o exoplaneta se forma, pedaço por pedaço, a partir de detritos no disco que orbita a estrela.
As propriedades do HD-114082b não se encaixam no modelo de arranque a quente, dizem os investigadores; o seu tamanho e massa são mais consistentes com o acreção do núcleo. Mas mesmo assim, continua a ser demasiado maciço para o seu tamanho. Ou tem um núcleo invulgarmente contundente, ou algo mais está a acontecer.
“É demasiado cedo para abandonar a possibilidade de um começo quente”, diz Launhardt. “Tudo o que podemos dizer é que ainda não compreendemos muito bem a formação de planetas gigantes”.
O exoplaneta é um dos três conhecidos que têm menos de 30 milhões de anos, para o qual os astrónomos obtiveram medições de raio e massa. Até agora, todos os três parecem inconsistentes com o modelo de instabilidade do disco. Obviamente, três é uma amostra muito pequena, mas três em três sugere que talvez o acreção do núcleo possa ser o mais comum dos dois.
“Embora sejam necessários mais planetas deste tipo para confirmar esta tendência, acreditamos que os teóricos devem começar a reavaliar os seus cálculos”, diz Zakhozhay.
“É entusiasmante a forma como os nossos resultados de observação se alimentam da teoria da formação de planetas”. Eles ajudam a melhorar o nosso conhecimento sobre como estes planetas gigantes crescem e dizem-nos onde residem as falhas da nossa compreensão”.
