Esta ilustração mostra a estrela semelhante ao Sol Kepler 51 e três planetas gigantes que o telescópio espacial Kepler da NASA descobriu em 2012–2014. Esses planetas são todos aproximadamente do tamanho de Júpiter, mas uma pequena fração de sua massa. Isso significa que os planetas têm uma densidade extraordinariamente baixa, mais parecido com o de isopor ao invés de pedra ou água, baseado em novas observações do Telescópio Espacial Hubble. Os planetas podem ter se formado muito mais longe de sua estrela e migrado para dentro. Agora, suas atmosferas infladas de hidrogênio / hélio estão vazando para o espaço. Eventualmente, planetas muito menores podem ser deixados para trás. O campo estelar de fundo está corretamente plotado como seria se olhássemos em direção ao nosso Sol da distância do Kepler 51 de aproximadamente 2, 600 anos-luz, ao longo do braço espiral de Orion de nossa galáxia. Contudo, o Sol está muito fraco para ser visto nesta visão simulada a olho nu. Crédito:NASA, ESA, e L. Hustak, J. Olmsted, D. Player e F. Summers (STScI)
"Super-Puffs" pode soar como um novo cereal matinal. Mas, na verdade, é o apelido de uma classe única e rara de jovens exoplanetas que têm a densidade de algodão doce. Nada como eles existe em nosso sistema solar.
Novos dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA forneceram as primeiras pistas para a química de dois desses planetas super-inchados, que estão localizados no sistema Kepler 51. Este sistema exoplaneta, que na verdade possui três superpufas orbitando uma jovem estrela parecida com o Sol, foi descoberto pelo telescópio espacial Kepler da NASA em 2012. No entanto, não foi até 2014, quando as baixas densidades desses planetas foram determinadas, para surpresa de muitos.
As recentes observações do Hubble permitiram a uma equipe de astrônomos refinar as estimativas de massa e tamanho para esses mundos - confirmando de forma independente sua natureza "inchada". Embora não mais do que várias vezes a massa da Terra, suas atmosferas de hidrogênio / hélio são tão inchadas que têm quase o tamanho de Júpiter. Em outras palavras, esses planetas podem parecer tão grandes e volumosos quanto Júpiter, mas são cerca de cem vezes mais leves em termos de massa.
Como e por que sua atmosfera balança para fora permanece desconhecido, mas esta característica torna os superpuffs os alvos principais para investigação atmosférica. Usando o Hubble, a equipe foi em busca de evidências de componentes, notavelmente água, nas atmosferas dos planetas, chamado Kepler-51 be 51 d. Hubble observou os planetas quando eles passaram na frente de sua estrela, com o objetivo de observar a cor infravermelha de seus pores do sol. Os astrônomos deduziram a quantidade de luz absorvida pela atmosfera na luz infravermelha. Este tipo de observação permite que os cientistas procurem os sinais reveladores dos constituintes químicos dos planetas, como água.
Para o espanto da equipe do Hubble, eles descobriram que os espectros de ambos os planetas não tinham nenhuma assinatura química reveladora. Eles atribuem esse resultado a nuvens de partículas altas em suas atmosferas. "Isso foi completamente inesperado, "disse Jessica Libby-Roberts, da Universidade do Colorado, Pedregulho, "tínhamos planejado observar grandes características de absorção de água, mas eles simplesmente não estavam lá. Ficamos confusos! "No entanto, ao contrário das nuvens de água da Terra, as nuvens nesses planetas podem ser compostas de cristais de sal ou neblinas fotoquímicas, como aqueles encontrados na maior lua de Saturno, Titã.
Esta ilustração mostra os três planetas gigantes orbitando a estrela parecida com o Sol Kepler 51 em comparação com alguns dos planetas do nosso sistema solar. Esses planetas são todos aproximadamente do tamanho de Júpiter, mas uma fração muito pequena de sua massa. O telescópio espacial Kepler da NASA detectou as sombras desses planetas em 2012–2014 quando eles passaram na frente de sua estrela. Não há imagem direta. Portanto, as cores dos planetas Kepler 51 nesta ilustração são imaginárias. Crédito:NASA, ESA, e L. Hustak e J. Olmsted (STScI)
Essas nuvens fornecem à equipe uma visão de como o Kepler-51 be 51 d se compara a outros de baixa massa, planetas ricos em gás fora de nosso sistema solar. Ao comparar os espectros planos das superpufas contra os espectros de outros planetas, a equipe foi capaz de apoiar a hipótese de que a formação de nuvem / neblina está ligada à temperatura de um planeta - quanto mais frio é um planeta, mais nublado ele se torna.
A equipe também explorou a possibilidade de que esses planetas não fossem realmente superpuffs. A atração gravitacional entre os planetas cria pequenas mudanças em seus períodos orbitais, e desses efeitos de tempo as massas planetárias podem ser derivadas. Ao combinar as variações no momento em que um planeta passa na frente de sua estrela (um evento chamado trânsito) com os trânsitos observados pelo telescópio espacial Kepler, a equipe restringiu melhor as massas planetárias e a dinâmica do sistema. Seus resultados concordam com os medidos anteriormente para Kepler-51 b. Contudo, eles descobriram que o Kepler-51 d era ligeiramente menos massivo (ou o planeta era ainda mais inchado) do que se pensava anteriormente.
No fim, a equipe concluiu que as baixas densidades desses planetas são em parte uma consequência da pouca idade do sistema, meros 500 milhões de anos, em comparação com nosso Sol de 4,6 bilhões de anos. Os modelos sugerem que esses planetas se formaram fora da "linha de neve da estrela, "a região de órbitas possíveis onde materiais gelados podem sobreviver. Os planetas então migraram para dentro, como uma fileira de vagões.
Agora, com os planetas muito mais próximos da estrela, suas atmosferas de baixa densidade devem evaporar no espaço nos próximos bilhões de anos. Usando modelos de evolução planetária, a equipe foi capaz de mostrar que Kepler-51 b, o planeta mais próximo da estrela, um dia (em um bilhão de anos) parecerá uma versão menor e mais quente de Netuno, um tipo de planeta bastante comum em toda a Via Láctea. Contudo, parece que Kepler-51 d, que está mais longe da estrela, continuará a ser um planeta excêntrico de baixa densidade, embora encolherá e perderá uma pequena quantidade de atmosfera. "Este sistema oferece um laboratório único para testar as teorias da evolução dos primeiros planetas, "disse Zach Berta-Thompson, da Universidade do Colorado, Pedregulho.
A boa notícia é que nem tudo está perdido para determinar a composição atmosférica desses dois planetas. O próximo telescópio espacial James Webb da NASA, com sua sensibilidade a comprimentos de onda de luz infravermelha mais longos, pode ser capaz de espiar através das camadas de nuvem. Observações futuras com este telescópio podem fornecer informações sobre do que esses planetas de algodão doce são realmente feitos. Até então, esses planetas permanecem um doce mistério.
