Por Galileu
Astrônomos descobriram dois exoplanetas, TOI-791b e TOI-791c, a 1110 anos-luz da Terra, com densidades inferiores ao algodão-doce, desafiando as teorias sobre a formação de planetas gigantes. Esses corpos celestes pertencem à rara categoria de 'super-puff', apresentando volumes imensos, mas massas surpreendentemente baixas.
TOI-791b e TOI-791c têm densidades de 0,038 g/cm³ e 0,047 g/cm³, respectivamente, em comparação com a densidade da Terra de 5,5 g/cm³. Acredita-se que suas atmosferas sejam compostas principalmente de hidrogênio e hélio, formando um 'invólucro inflado' ao redor de núcleos sólidos pequenos.
A descoberta, resultado de oito anos de observações, foi confirmada por meio do método de trânsito e destaca a importância de colaborações internacionais em astronomia. Futuras observações com o Telescópio Espacial James Webb visam analisar a composição atmosférica dos planetas e entender melhor sua formação e evolução.
Dois dos exoplanetas menos densos já identificados pelos astrônomos foram descobertos orbitando uma estrela localizada a cerca de 1110 anos-luz da Terra. Nomeados TOI-791b e TOI-791c, eles possuem dimensões semelhantes às de Júpiter — o maior planeta do Sistema Solar —, mas são tão difusos que apresentam densidades inferiores ao de um algodão-doce. A descoberta foi liderada por uma equipe internacional de pesquisadores, e teve seus resultados publicados nesta quarta-feira (25) na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
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Os dois corpos celestes pertencem a uma categoria rara de planetas conhecida como "super-puff" ou "super-inchados". Apesar de terem volumes gigantescos, suas massas são surpreendentemente pequenas. TOI-791b possui densidade de apenas 0,038 g/cm³, enquanto TOI-791c registra 0,047 g/cm³. Para efeito de comparação, a densidade média da Terra é de 5,5 g/cm³ e a de Júpiter chega a 1,33 g/cm³.
“Até então, conhecíamos apenas quatro exemplares desses planetas super-inchados. Descobrir mais dois, ainda mais no mesmo sistema, é impressionante”, destaca a astrofísica George Dransfield, autora principal do estudo, em comunicado à imprensa. “Suas densidades extremamente baixas os tornam alvos fascinantes de estudo para a compreensão de como os sistemas planetários se formam e evoluem.”
Planetas incomuns
A baixa densidade dos dois mundos impressiona porque eles são enormes. Embora tenham massas compatíveis com planetas rochosos apenas duas ou três vezes maiores que a Terra, seus volumes são milhares de vezes superiores, aproximando-se do tamanho dos gigantes gasosos do Sistema Solar.
Em termos simples, densidade é a relação entre massa e volume. Um objeto pode ser muito grande, mas conter relativamente pouca matéria distribuída em seu interior. É justamente isso que parece acontecer com TOI-791b e TOI-791c.
Os pesquisadores acreditam que esses planetas possuam atmosferas extremamente espessas compostas principalmente por hidrogênio e hélio. Esses gases formariam uma espécie de “invólucro inflado” ao redor de um núcleo sólido relativamente pequeno, tornando os planetas muito maiores do que sua massa sugeriria.
A descoberta intriga os astrônomos porque a maioria dos planetas super-inchados conhecidos orbita muito próxima de suas estrelas e recebe quantidades extremas de calor. Esse aquecimento costuma ser apontado como uma das explicações para suas atmosferas dilatadas.
No caso do sistema TOI-791, porém, a situação parece diferente. Embora os dois planetas estejam mais próximos de sua estrela do que a Terra está do Sol, eles não enfrentam temperaturas tão extremas quanto outros representantes da mesma categoria. Isso torna mais difícil explicar por que permanecem tão inflados, como aponta o portal IFLScience.
A hipótese mais aceita atualmente sugere que eles tenham se formado longe da estrela, em regiões frias e ricas em gás do chamado disco protoplanetário — a nuvem de material que dá origem aos sistemas planetários. Depois, teriam migrado para regiões mais internas.
Irmãos conectados pela gravidade
Outro aspecto incomum sobre o sistema é que os dois mundos parecem ter se formado juntos. Os cientistas classificam os planetas como “irmãos” porque provavelmente nasceram a partir do mesmo disco de gás e poeira que circundava sua estrela durante a juventude.
Além disso, eles mantêm uma relação orbital rara chamada ressonância de movimento médio 5:3. Isso significa que, enquanto o planeta mais interno completa cinco voltas ao redor da estrela, o mais externo realiza quase exatamente três.
Tal sincronização faz com que ambos exerçam influências gravitacionais regulares um sobre o outro. Os pesquisadores conseguiram detectar essas interações observando pequenas variações no momento em que cada planeta passava diante da estrela.
Os dois exoplanetas foram inicialmente identificados por voluntários do projeto de ciência cidadã Planet Hunters TESS, que analisa dados coletados pelo satélite TESS, da Nasa. A confirmação veio por meio do método de trânsito.
Quando um planeta cruza a frente de sua estrela, visto da perspectiva da Terra, ele bloqueia uma pequena fração da luz estelar. Quanto maior a queda de brilho registrada pelos instrumentos, maior é o tamanho estimado do planeta.
Já a massa foi calculada a partir das alterações gravitacionais que os próprios planetas provocam entre si durante suas órbitas. Combinando tamanho e massa, os pesquisadores puderam determinar suas densidades.
Papel decisivo da Antártica
A descoberta foi resultado de oito anos de observações realizadas por diferentes telescópios ao redor do mundo. Um dos instrumentos mais importantes foi o ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets), instalado na Estação Concordia, na Antártica, onde, durante o inverno polar, a escuridão pode durar meses sem interrupção.
Essa condição permitiu aos cientistas acompanhar integralmente os trânsitos dos dois planetas, cada um com mais de 11 horas de duração. Segundo a equipe, inclusive, esses são os trânsitos planetários contínuos mais longos já observados completamente a partir da Terra.
“O sistema oferece um laboratório único para entendermos como os planetas super-inchados se formam e evoluem. Propomos realizar observações espaciais usando o Telescópio Espacial James Webb para avaliar se a atmosfera inchada contém espécies com carbono, nitrogênio e oxigênio”, aponta Amaury Triaud, da Universidade de Birmingham e coautor do estudo.
Próximos passos
Mesmo com os avanços detalhados no estudo, muitas perguntas permanecem sem resposta. Os astrônomos ainda debatem qual mecanismo produz planetas tão leves e volumosos, e a própria idade da estrela TOI-791 continua desconhecida, o que pode ser uma peça importante para solucionar o quebra-cabeça.
Para Tristan Guillot, também coautor da pesquisa, a descoberta evidencia a importância de projetos internacionais de longo prazo: “Esses sistemas multiplanetários são complexos, com interações gravitacionais entre os planetas que evoluem ao longo de períodos muito longos. Reunir observações da Antártida, de telescópios espaciais e de observatórios em vários continentes foi essencial para revelar a verdadeira natureza destes planetas extraordinários.”
Espera-se que observações futuras com o Telescópio Espacial James Webb possam analisar a composição química das atmosferas dos dois mundos e ajudar a explicar como objetos tão grandes conseguiram permanecer mais leves que o algodão-doce em escala cósmica.
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