A procura constante por respostas leva os astrónomos a novas descobertas, algumas delas que contrariam completamente o conhecimento que se julgava seguro. Por exemplo, existe uma categoria rara de planetas, denominada “superpuff” ou “algodão doce”, que intriga os astrónomos. Isto é, são mundos gigantes, cobertos por um imenso envelope de gases que lhes conferem um tamanho incrível. Contudo, estes pesos plumas têm muito baixa densidade, uma vez que têm núcleos sólidos menores do que os de Júpiter e Saturno, os nossos gigantes gasosos.
Um caso que está a desafiar particularmente a comunidade científica é o exoplaneta gigante WASP-107b.
Exoplaneta gigante que é uma bola de algodão doce
O colossal exoplaneta gigante WASP-107b foi 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. Assim, percebeu-se que a sua massa é muito inferior ao que se pensava ser necessário para criar a enorme camada de gás que a rodeia.
Esta intrigante descoberta sugere que os planetas gigantes a gás são formados de forma muito mais fácil do que se pensava anteriormente.
Tão grande como Júpiter, mas 10 vezes mais leve
O exoplaneta WASP-107b foi detetado pela primeira vez em 2017 à volta da sua estrela, batizada de WASP-107. Conforme foi à data catalogada, a estrela está a cerca de 212 anos-luz da Terra na constelação Virgo. Assim, percebeu-se que este exoplaneta está muito próximo da sua estrela, mais de 16 vezes que a Terra está do Sol.
Portanto, este é um astro tão grande como Júpiter, contudo, 10 vezes mais leve. WASP-107b é um dos exoplanetas menos densos conhecidos.
Quem descobriu este peculiar planeta foi a estudante Caroline Piaulet do Instituto de Investigação Exoplanet (iREx) da Universidade de Montreal (UdeM) no Canadá. Ela e a sua equipa utilizaram pela primeira vez as observações WASP-107b obtidas no Observatório Keck no Havai para avaliar a sua massa com maior precisão.
Os investigadores utilizaram o método da velocidade radial, que permite determinar a massa de um planeta através da observação do movimento de oscilação da sua estrela hospedeira pela atração gravitacional do planeta. Foi assim que concluíram que a densidade deste planeta do tipo “algodão doce” é cerca de um décimo da de Júpiter.
Método da velocidade radial. Quando a estrela se afasta de nós, o seu espetro desloca-se para o vermelho e quando se aproxima, para o azul. Crédito: Las Cumbres Observatory.
Depois de uma análise para determinar a sua estrutura interna mais provável, chegaram à surpreendente conclusão. Afinal a densidade é tão baixa que o planeta deve ter um núcleo sólido que não deverá ser mais do que quatro vezes a massa da Terra.
Assim, isto significa que mais de 85% da sua massa provém da espessa camada de gás que envolve o núcleo. Em comparação, Neptuno, que tem uma massa semelhante ao WASP-107b, tem apenas 5% a 15% da sua massa total na sua camada de gás.
Tínhamos muitas perguntas sobre o WASP-107b. Como poderia um planeta de tão baixa densidade ter-se formado, e como impediu que a sua enorme camada de gás escapasse, especialmente dada a proximidade do planeta à sua estrela? Isto levou-nos a realizar uma análise mais profunda para determinar a sua história de formação.
Disse Caroline Piaulet.
Um gigante do gás em conceção
Os planetas formam-se no disco de poeiras e gás que envolve uma estrela jovem, chamado disco protoplanetário. Os modelos clássicos de formação de planeta gigante a gás baseiam-se no que sabemos de Júpiter e Saturno. Estas teorias afirmam que é preciso um núcleo sólido pelo menos 10 vezes mais maciço do que a Terra para acumular uma grande quantidade de gás antes do disco se dissipar, porque sem ele não seria possível acumular e reter estes grandes projéteis de gás.
Então como explica a existência do WASP-107b?
A professora da Universidade McGill Eve Lee, uma especialista mundial em planetas como o WASP-107b, tem uma hipótese
Para o WASP-107b, o cenário mais plausível é que o planeta se formou longe da estrela, onde o gás no disco é suficientemente frio para que a acumulação de gás possa ocorrer muito rapidamente. Mais tarde, o planeta pode ter migrado para a sua posição atual, quer através de interações com o disco, quer com outros planetas do sistema.
Um segundo planeta de algodão doce: WASP-107c
As observações desta investigação levaram também a uma descoberta adicional que seria fundamental para a teoria da investigadora. Segundo ela, deverá existir um segundo planeta, o WASP-107c. Este terá uma massa de cerca de um terço da de Júpiter, consideravelmente maior do que a de WASP-107b.
Este novo planeta está muito mais longe da estrela central. Conforme refere o estudo, este precisa de três anos para completar uma órbita à sua volta, enquanto o WASP-107b leva 5,7 dias. Além disso, os astrónomos descobriram que tem uma órbita muito excêntrica, o que significa que a sua trajetória em torno da sua estrela é mais oval do que circular.
Para além da história da sua formação, existem ainda muitos mistérios em torno do WASP-107b. Estudos da atmosfera do planeta com o Telescópio Espacial Hubble publicados em 2018 revelaram uma surpresa: contém muito pouco metano.
Além disso, sabe-se também que devido à sua densidade ser tão pequena, não consegue reter a sua atmosfera, que é lenta, mas inexoravelmente “arrancada” pelas interações com a sua própria estrela-mãe. Os cientistas calcularam que o WASP-107b perde entre 0,1 e 0,4% da sua massa a cada mil milhões de anos, e que a maior parte dessa massa perdida é projetada para o seu lado noturno. Então, esse fenómeno leva à formação de uma enorme cauda que é três a cinco vezes maior do que o próprio planeta, o que levou ao seu apelido de “supercometa”.
Portanto, para já não haverá muito mais que se possa apurar. Contudo, com o lançamento do telescópio espacial James Webb, os astrónomos acreditaram que serão capazes de obter mais informação para resolver os enigmas que estes planetas “de algodão doce” ainda contêm.
O estudo foi publicado no Astronomical Journal.