Exoplaneta colossal é uma das super-terras mais massivas já descobertas: ScienceAlert

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Um exoplaneta recém-descoberto a apenas 200 anos-luz de distância pode lançar uma nova luz sobre um dos mistérios mais estranhos da ciência planetária.

Com cerca de 1,8 vezes o raio da Terra, o objeto chamado TOI-1075b está entre os maiores exemplos de um exoplaneta super-Terra que encontramos até o momento. Isso também senta-se solidamente no que chamamos de gap de raio de planeta pequeno; um aparente déficit de planetas entre 1,5 e 2 raios terrestres.

Super-Terras rochosas ligeiramente menores foi encontrado. Assim, mundos um pouco maiores se acumularam com atmosferas inchadas, conhecidas como mini-Netunos. Mas no meio, é uma espécie de deserto.

Essa circunferência adicionada também não é toda inchada. A massa do TOI-1075b é 9,95 vezes maior que a da Terra. Isso é muito pesado para um mundo gasoso; na densidade inferida, é provável que o exoplaneta seja rochoso, como MercúrioTerra, Martee Vênus. Essa peculiaridade o torna um candidato ideal para sondar as teorias da formação e evolução planetária.

A lacuna de raio de planeta pequeno só foi identificada há alguns anos, em 2017, quando tivemos um catálogo grande o suficiente de exoplanetas (planetas extrassolares, ou planetas fora do Sistema Solar) para que os cientistas percebam um padrão. Para exoplanetas dentro de uma certa proximidade de suas estrelas, muito poucos mundos foram encontrados que atravessam essa lacuna.

Há várias explicações possíveis para isso; o principal parece ser que, abaixo de um certo tamanho, um exoplaneta simplesmente não tem massa para reter uma atmosfera contra a radiação evaporativa tão próxima da estrela hospedeira. De acordo com este modelo, os exoplanetas na lacuna devem, portanto, ter uma atmosfera bastante considerável, consistindo principalmente de hidrogênio e hélio.

Digite TOI-1075b. Foi detectado em dados do telescópio de caça de exoplanetas da NASA, TESS. Abreviatura de Satélite de pesquisa de exoplanetas em trânsito, TESS procura quedas fracas e regulares na luz de outras estrelas, sugerindo que essas estrelas estão sendo orbitadas por um exoplaneta. Os astrônomos também podem dizer o raio desse exoplaneta com base em quanto da luz da estrela está diminuindo.

o dados TESS sugeriu que a estrela anã laranja TOI-1075 estava sendo orbitada por um exoplaneta em torno de 1,72 vezes o raio da Terra, em um período orbital de cerca de 14,5 horas. Isso chamou a atenção do astrônomo Zahra Essack, do MIT, que estuda super-Terras quentes. Nesse raio e proximidade, o mundo então candidato se encaixa nos critérios para um mundo com lacunas de raio.

O próximo passo para tentar entender a natureza desse exoplaneta foi pesá-lo. Isso envolve alavancar um efeito diferente que um exoplaneta tem em sua estrela hospedeira: gravitacional. A maior parte da gravidade em uma interação estrela-planeta é fornecida pela estrela, mas o planeta também exerce um pequeno puxão gravitacional na estrela. Isso significa que uma estrela oscila muito levemente no local, e os astrônomos podem detectar isso em pequenas mudanças na luz da estrela.

Se conhecermos a massa da estrela, essas mudanças podem ser usadas para medir a massa do planeta que balança a estrela. O TOI-1075 tem massa e raio de cerca de 60% do nosso próprio Sol, então Essack e seus colegas conseguiram calcular com precisão a massa do exoplaneta para 9,95 massas terrestres. E suas medições de precisão do tamanho retornaram 1,791 raios terrestres.

Se você souber o tamanho de algo e o quão pesado é, poderá calcular sua densidade média. E TOI-1075b? Acabou sendo um choque absoluto. Tem uma densidade de 9,32 gramas por centímetro cúbico. Isso é quase o dobro da densidade da Terra de 5,51 gramas por centímetro cúbico, tornando-o um candidato à super-Terra mais densa nos livros.

Um exoplaneta na lacuna de massa deve ter uma atmosfera substancial de hidrogênio-hélio. A densidade do TOI-1075b é inconsistente com uma atmosfera substancial. Isso é muito curioso. Mas o que o exoplaneta poderia ter é potencialmente ainda mais fascinante.

“Com base na composição prevista do TOI-1075b e no período orbital ultracurto, não esperamos que o planeta tenha retido um envelope H/He,” os pesquisadores escrevem em seu artigo.

“Mas, TOI-1075b poderia ter: nenhuma atmosfera (rocha nua); uma atmosfera de vapor de metal/silicato com uma composição definida pela vaporização do oceano de magma na superfície, uma vez que a temperatura de equilíbrio de TOI-1075 b é quente o suficiente para derreter um rochoso superfície; ou, especialmente no limite inferior de sua faixa de densidade média permitida, possivelmente um fino H/He ou CO2 ou outra atmosfera.”

Sim, você leu certo. TOI-1075b é tão quente (por estar tão perto de sua estrela) que sua superfície pode ser um oceano de magma que produz uma atmosfera de rocha vaporizada.

A boa notícia aqui é que podemos descobrir. Como nós temos só recentemente visto, o JWST é extremamente hábil em perscrutar as atmosferas de exoplanetas. Apontá-lo para TOI-1075b deve revelar se ele tem uma atmosfera fina, uma atmosfera de silicato ou nenhuma atmosfera – e essa informação pode revelar alguma peculiaridade anteriormente desconhecida da formação e evolução do planeta e como as super-Terras perdem seu gás.

A pesquisa da equipe foi aceita em O Jornal Astronômicoe está disponível em arXiv.



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