Uma equipe internacional de astrônomos, incluindo um grupo da Universidade de Warwick, descobriram o primeiro planeta Ultra Hot Neptune orbitando a próxima estrela LTT 9779.

O mundo orbita tão perto de sua estrela que seu ano dura apenas 19 horas, o que significa que a radiação estelar aquece o planeta a mais de 1700 graus Celsius.

Nessas temperaturas, elementos pesados ​​como o ferro podem ser ionizados na atmosfera e as moléculas desassociadas, fornecendo um laboratório único para estudar a química dos planetas fora do sistema solar.

Embora o mundo pese o dobro de Netuno, também é um pouco maior e, portanto, tem uma densidade semelhante. Portanto, LTT 9779b deve ter um grande núcleo de cerca de 28 massas terrestres, e uma atmosfera que representa cerca de 9% da massa planetária total.

O próprio sistema tem cerca de metade da idade do Sol, aos 2 bilhões de anos, e dada a intensa irradiação, um planeta como Netuno não deveria manter sua atmosfera por tanto tempo, fornecer um quebra-cabeça intrigante para resolver; como esse sistema improvável surgiu.

LTT 9779 é uma estrela semelhante ao Sol localizada a uma distância de 260 anos-luz, um tiro de pedra em termos astronômicos. É super rico em metal, tendo duas vezes a quantidade de ferro em sua atmosfera do que o sol. Este pode ser um indicador chave de que o planeta era originalmente um gigante gasoso muito maior, uma vez que esses corpos preferencialmente se formam perto de estrelas com as maiores abundâncias de ferro.

As primeiras indicações da existência do planeta foram feitas usando o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), como parte de sua missão de descobrir pequenos planetas em trânsito orbitando nas proximidades e estrelas brilhantes em todo o céu. Esses trânsitos são encontrados quando um planeta passa diretamente na frente de sua estrela-mãe, bloqueando um pouco da luz das estrelas, e a quantidade de luz bloqueada revela o tamanho do companheiro. Mundos como estes, uma vez totalmente confirmado, pode permitir que os astrônomos investiguem suas atmosferas, fornecendo uma compreensão mais profunda dos processos de formação e evolução do planeta.

O sinal de trânsito foi rapidamente confirmado no início de novembro de 2018 como proveniente de um corpo de massa planetária, usando observações feitas com o instrumento Pesquisa de Planeta de Velocidade Radial de Alta Precisão (HARPS), montado no telescópio de 3,6 m do Observatório ESO la Silla, no norte do Chile. O HARPS usa o método Doppler Wobble para medir as massas dos planetas e características orbitais como o período. Quando objetos são encontrados em trânsito, As medições Doppler podem ser organizadas para confirmar a natureza planetária de uma maneira eficiente. No caso do LTT 9779b, a equipe conseguiu confirmar a realidade do planeta após apenas uma semana de observações.

A Universidade de Warwick é uma instituição líder dentro do consórcio Next-Generation Transit Survey (NGTS), cujos telescópios no Paranal, no Chile, fizeram observações de acompanhamento para ajudar a confirmar a descoberta do planeta. O Dr. George King, do Departamento de Física da University of Warwick, trabalhou na análise das descobertas.

Ele disse:"Ficamos muito satisfeitos quando nossos telescópios NGTS confirmaram o sinal de trânsito deste novo planeta emocionante. A queda no brilho é de apenas dois décimos de um por cento, e muito poucos telescópios são capazes de fazer medições tão precisas. "

O professor James Jenkins do Departamento de Astronomia da Universidad de Chile que liderou a equipe disse:"A descoberta do LTT 9779b tão cedo na missão TESS foi uma surpresa completa; uma aposta que valeu a pena. A maioria dos eventos de trânsito com períodos menores mais de um dia de resultados falsos positivos, normalmente o fundo eclipsa as estrelas binárias. "

LTT 9779b é uma besta rara, de fato, existente em uma região esparsamente povoada do espaço paramétrico planetário. “O planeta existe em algo conhecido como 'Deserto de Netuno', uma região desprovida de planetas quando olhamos para a população de massas e tamanhos planetários. Embora os gigantes gelados pareçam ser um subproduto bastante comum do processo de formação do planeta, este não é o caso muito perto de suas estrelas. Acreditamos que esses planetas perdem sua atmosfera ao longo do tempo cósmico, terminando como os chamados planetas de período ultracurto. "Jenkins explicou.

Cálculos do Dr. King confirmaram que a atmosfera do LTT 9779b deveria ter sido despojada de sua atmosfera por meio de um processo chamado fotoevaporação. Ele disse:"Raios-X intensos e ultravioleta da jovem estrela-mãe terão aquecido a atmosfera superior do planeta e devem ter conduzido os gases atmosféricos para o espaço." Por outro lado, Os cálculos do Dr. King mostraram que não havia aquecimento de raios X suficiente para que o LTT 9779b começasse como um gigante gasoso muito mais massivo. "A fotoevaporação deveria ter resultado em uma rocha nua ou em um gigante gasoso, Ele explicou. "O que significa que deve haver algo novo e incomum que devemos tentar explicar sobre a história deste planeta."

O professor Jenkins observou:"Os modelos de estrutura planetária nos dizem que o planeta é um mundo dominado por um núcleo gigante, mas crucialmente, deve haver duas a três massas terrestres de gás atmosférico. Mas se a estrela é tão velha, por que existe alguma atmosfera? Nós vamos, se o LTT 9779b começou a vida como um gigante gasoso, então, um processo chamado Roche Lobe Overflow poderia ter transferido quantidades significativas do gás atmosférico para a estrela. "

Roche Lobe Overflow é um processo pelo qual um planeta chega tão perto de sua estrela que a gravidade mais forte da estrela pode capturar as camadas externas do planeta, fazendo com que ele seja transferido para a estrela e, assim, diminuindo significativamente a massa do planeta. Os modelos preveem resultados semelhantes aos do sistema LTT 9779, mas também requerem alguns ajustes.

"Também pode ser que o LTT 9779b tenha chegado à sua órbita atual no final do dia, e por isso não teve tempo de perder a atmosfera. Colisões com outros planetas no sistema podem tê-lo jogado para dentro, em direção à estrela. De fato, uma vez que é um mundo tão único e raro, cenários mais exóticos podem ser plausíveis ”, acrescentou Jenkins.

Uma vez que o planeta parece ter uma atmosfera significativa, e que orbita uma estrela relativamente brilhante, estudos futuros da atmosfera planetária podem desvendar alguns dos mistérios relacionados à forma como esses planetas se formam, como eles evoluem, e os detalhes de que são feitos. Jenkins concluiu:"O planeta está muito quente, o que motiva a busca por elementos mais pesados ​​que o hidrogênio e o hélio, junto com núcleos atômicos ionizados. É preocupante pensar que este 'planeta improvável' é provavelmente tão raro que não encontraremos outro laboratório como este para estudar a natureza do Ultra Hot Neptunes em detalhes. Portanto, devemos extrair cada grama de conhecimento que pudermos deste diamante bruto, observá-lo com instrumentos baseados no espaço e no solo nos próximos anos. "

"An Ultra Hot Neptune in the Neptune Desert" é publicado em Astronomia da Natureza .