A ilustração deste artista mostra uma nuvem gigante de hidrogênio fluindo de uma fonte Planeta do tamanho de Netuno a apenas 97 anos-luz da Terra. O exoplaneta é minúsculo em comparação com sua estrela, uma anã vermelha chamada GJ 3470. A radiação intensa da estrela está aquecendo o hidrogênio na atmosfera superior do planeta a um ponto onde ele escapa para o espaço. O mundo alienígena está perdendo hidrogênio a uma taxa 100 vezes mais rápida do que um Netuno quente previamente observado, cuja atmosfera também está evaporando. Crédito:NASA, ESA, e D. Jogador (STScI)
A velocidade e a distância em que os planetas orbitam suas respectivas estrelas em chamas podem determinar o destino de cada planeta - se o planeta permanece uma parte antiga de seu sistema solar ou se evapora no cemitério escuro do universo mais rapidamente.
Em sua busca para aprender mais sobre planetas distantes além de nosso próprio sistema solar, astrônomos descobriram que um planeta de tamanho médio aproximadamente do tamanho de Netuno, GJ 3470b, está evaporando a uma taxa 100 vezes mais rápida do que um planeta de tamanho semelhante descoberto anteriormente, GJ 436b.
As evidências, publicado hoje no jornal de Astronomia e Astrofísica , conhecimento avançado dos astrônomos sobre como os planetas evoluem.
"Esta é a arma fumegante de que os planetas podem perder uma fração significativa de sua massa inteira. GJ 3470b está perdendo mais de sua massa do que qualquer outro planeta que vimos até agora; em apenas alguns bilhões de anos a partir de agora, metade do planeta pode ter desaparecido, "disse David Sing, Professor ilustre da Bloomberg na Johns Hopkins e autor do estudo.
O estudo faz parte do programa Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET), liderado por Sing, que visa medir a atmosfera de 20 exoplanetas em ultravioleta, luz óptica e infravermelha, enquanto orbitam suas estrelas. PanCET é o maior programa de observação de exoplanetas a ser executado com o telescópio espacial Hubble da NASA.
Uma questão de interesse particular para os astrônomos é como os planetas perdem sua massa por meio da evaporação. Planetas como "super" Terras e Júpiteres "quentes" orbitam mais perto de suas estrelas e, portanto, são mais quentes, fazendo com que a camada mais externa de suas atmosferas seja soprada pela evaporação.
Este gráfico representa exoplanetas com base em seu tamanho e distância de sua estrela. Cada ponto representa um exoplaneta. Planetas do tamanho de Júpiter (localizados na parte superior do gráfico) e planetas do tamanho da Terra e as chamadas superterras (na parte inferior) são encontrados próximos e distantes de sua estrela. Mas planetas do tamanho de Netuno (no meio da trama) são escassos perto de sua estrela. Este chamado deserto de Netuno quente mostra que esses mundos alienígenas são raros, ou, eles eram abundantes ao mesmo tempo, mas desde então desapareceram. A detecção de que GJ 3470b, um Neptuno quente na fronteira do deserto, está perdendo rapidamente sua atmosfera sugere que o Neptunes mais quente pode ter diminuído para um tamanho menor, super-Terras rochosas. Crédito:NASA, ESA, e A. Feild (STScI)
Embora esses exoplanetas maiores do tamanho de Júpiter e menores do tamanho da Terra sejam abundantes, exoplanetas do tamanho médio de Netuno (aproximadamente quatro vezes maiores que a Terra) são raros. Os pesquisadores levantam a hipótese de que esses Netuno perdem sua atmosfera e acabam se tornando planetas menores. É difícil, Contudo, para testemunhá-los ativamente fazendo isso porque eles só podem ser estudados na luz ultravioleta, que limita os pesquisadores a examinar estrelas próximas a não mais de 150 anos-luz de distância da Terra, não obscurecido por material interestelar. GJ 3470b está a 96 anos-luz de distância e circunda uma estrela anã vermelha na direção geral da constelação de Câncer.
Neste estudo, O Hubble descobriu que o exoplaneta GJ 3470b havia perdido significativamente mais massa e tinha uma exosfera visivelmente menor do que o primeiro exoplaneta do tamanho de Netuno estudado, GJ 436b, devido à sua densidade mais baixa e ao recebimento de uma explosão de radiação mais forte de sua estrela hospedeira.
A densidade mais baixa do GJ 3470b o torna incapaz de se agarrar gravitacionalmente à atmosfera aquecida, e enquanto a estrela que hospeda o GJ 436b tinha entre 4 bilhões e 8 bilhões de anos, a estrela que hospeda o GJ 3470b tem apenas 2 bilhões de anos; uma estrela mais jovem é mais ativa e poderosa, e, Portanto, tem mais radiação para aquecer a atmosfera do planeta.
A equipe de Sing estima que o GJ 3470b pode já ter perdido até 35 por cento de sua massa total e, em alguns bilhões de anos, todo o seu gás pode ser removido, deixando para trás apenas um núcleo rochoso.
"Estamos começando a entender melhor como os planetas são moldados e quais propriedades influenciam sua composição geral, "Sing disse." Nosso objetivo com este estudo e o abrangente programa PanCET é dar uma olhada ampla na atmosfera desses planetas para determinar como cada planeta é afetado por seu próprio ambiente. Comparando planetas diferentes, podemos começar a juntar as peças do quadro mais amplo de como eles evoluem. "
Esperando ansiosamente, Sing e a equipe esperam estudar mais exoplanetas procurando hélio na luz infravermelha, o que permitirá um alcance de pesquisa maior do que a pesquisa de hidrogênio na luz ultravioleta.
Atualmente, planetas, que são feitos principalmente de hidrogênio e hélio, só pode ser estudado rastreando o hidrogênio na luz ultravioleta. Usando o Hubble, o próximo telescópio espacial James Webb da NASA (que terá uma maior sensibilidade ao hélio), e um novo instrumento chamado Carmenes que Sing descobriu recentemente pode rastrear com precisão a trajetória dos átomos de hélio, os astrônomos serão capazes de ampliar sua busca por planetas distantes.
