Quatro exoplanetas recém-nascidos são “torrados” pelo seu sol

Instituto Leibniz para Astrofísica/J. Fohlmeister

Cientistas do Instituto Leibniz para Astrofísica de Potsdam examinaram o destino da jovem estrela V1298 Tau e os seus quatro exoplanetas em órbita.

Os resultados mostram que estes planetas recém-nascidos são “torrados” pela intensa radiação de raios-X do seu jovem sol, o que leva à vaporização do seu invólucro gasoso. Os planetas mais interiores podem ser evaporados até aos seus núcleos rochosos, de modo que não resta nenhuma atmosfera.

Os exoplanetas jovens vivem num ambiente de alto risco: a sua estrela produz uma grande quantidade de radiação energética de raios-X, tipicamente mil a dez mil vezes mais do que o nosso próprio Sol. Esta radiação de raios-X pode aquecer as atmosferas dos exoplanetas e, às vezes, até evaporá-las.

A percentagem de evaporação da atmosfera de um exoplaneta, ao longo do tempo, depende das propriedades do planeta – a sua massa, densidade e distância à estrela. Mas quanto é que a estrela pode influenciar o que acontece ao longo de milhares de milhões de anos? Esta é uma questão que os astrónomos decidiram abordar no seu artigo mais recente.

O recém-descoberto sistema de quatro planetas em torno da jovem estrela V1298 Tau é uma base de teste perfeita para esta pergunta. A estrela central tem mais ou menos o tamanho do nosso Sol. No entanto, tem apenas cerca de 25 milhões de anos, muito mais jovem do que o Sol, com 4,6 mil milhões de anos. Hospeda dois planetas mais pequenos – com aproximadamente o tamanho de Neptuno – próximos da estrela, além de dois planetas do tamanho de Saturno mais distantes.

“Observámos o espectro de raios-X da estrela com o telescópio espacial Chandra para ter uma ideia de quão fortemente as atmosferas planetárias são irradiadas,” explica Katja Poppenhäger, autora principal do estudo.

Os cientistas determinaram os possíveis destinos dos quatro exoplanetas. À medida que o sistema estrela-planeta envelhece, a rotação da estrela diminui. A rotação é o fator determinante para o magnetismo e para a emissão de raios-X, de modo que uma rotação mais lenta anda de mão dada com uma emissão mais fraca de raios-X.

“A evaporação dos exoplanetas depende do tempo em que a rotação diminui, se demora pouco tempo ou mil milhões de anos – quanto mais rápida esta diminuição, menos atmosfera se perde,” diz a estudante de doutoramento Laura Ketzer, que desenvolveu código disponível ao público para calcular como os planetas evoluem ao longo do tempo.

Os cálculos mostram que os dois planetas mais interiores do sistema podem perder completamente a sua atmosfera de gás para se tornarem meramente núcleos rochosos caso a estrela diminua lentamente a sua rotação, enquanto o planeta mais exterior continuará a ser gigante gasoso. “Para o terceiro planeta, depende realmente da sua massa, o que ainda não conhecemos. A medição do tamanho dos exoplanetas, com a técnica de trânsito, funciona bem, mas a determinação das massas planetárias é muito mais complexa,” explica o coautor Matthias Mallonn, que atualizou as propriedades de trânsito do sistema usando observações com o telescópio terrestre STELLA do instituto.

“As observações de raios-X de estrelas com planetas são uma peça fundamental para aprender mais sobre a evolução a longo prazo das atmosferas exoplanetárias,” conclui Katja Poppenhäger. “Estou particularmente empolgada com as possibilidades que podemos obter através das observações de raios-X com o eROSITA durante os próximos anos.”

O telescópio de raios-X eROSITA, que foi desenvolvido em parte pelo Instituto Leibniz para Astrofísica, está a realizar observações de todo o céu e produzirá propriedades de raios-X para centenas de estrelas que hospedam exoplanetas.

Os resultados da investigação foram recentemente publicados no Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

// CCVAlg

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