Astrônomos descobrem WASP-193b, um planeta gigante com densidade semelhante à do algodão doce
WASP-193 b como um excelente alvo para caracterização atmosférica. a, Modelo de espectro de transmissão sintético e modelo de melhor ajuste para o teste de recuperação de injeção para um único trânsito JWST/NIRSpec/Prism de WASP-193 b. Modelos e testes são produzidos com o pipeline TIERRA. b, Distribuições de probabilidade posteriores das principais propriedades planetárias recuperadas, mostrando que uma única visita do JWST pode produzir as restrições nas principais propriedades atmosféricas e na massa planetária dentro de ~0,1 dex e ~1%, respectivamente. A linha vermelha representa o verdadeiro valor utilizado na geração do espectro sintético. MR é a proporção de mistura de volume e P 0 é a pressão de referência correspondente ao raio de referência. Crédito:Astronomia da Natureza (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02259-y Uma equipa internacional liderada por investigadores do Laboratório EXOTIC da Universidade de Liège, em colaboração com o MIT e o Instituto de Astrofísica da Andaluzia, acaba de descobrir WASP-193b, um planeta gigante extraordinariamente de baixa densidade que orbita uma estrela distante semelhante ao Sol.
Este novo planeta, localizado a 1.200 anos-luz da Terra, é 50% maior que Júpiter, mas sete vezes menos massivo, o que lhe confere uma densidade extremamente baixa comparável à do algodão doce.
“WASP-193b é o segundo planeta menos denso descoberto até hoje, depois de Kepler-51d, que é muito menor”, explica Khalid Barkaoui, pesquisador de pós-doutorado no Laboratório EXOTIC da ULiège e primeiro autor do artigo publicado na Nature Astronomy<. /eu> .
"A sua densidade extremamente baixa torna-o numa verdadeira anomalia entre os mais de cinco mil exoplanetas descobertos até à data. Esta densidade extremamente baixa não pode ser reproduzida por modelos padrão de gigantes gasosos irradiados, mesmo sob a suposição irrealista de uma estrutura sem núcleo."
O novo planeta foi inicialmente avistado pela Wide Angle Search for Planets (WASP), uma colaboração internacional de instituições académicas que, em conjunto, operavam dois observatórios robóticos, um no hemisfério norte e outro no sul. Cada observatório usou uma série de câmeras grande angulares para medir o brilho de milhares de estrelas individuais em todo o céu.
Em dados obtidos entre 2006 e 2008, e novamente de 2011 a 2012, o observatório WASP-Sul detectou trânsitos periódicos, ou quedas de luz, da estrela WASP-193. Os astrônomos determinaram que as quedas periódicas no brilho da estrela eram consistentes com a passagem de um planeta na frente da estrela a cada 6,25 dias. Os cientistas mediram a quantidade de luz que o planeta bloqueou em cada trânsito, o que lhes deu uma estimativa do tamanho do planeta.
A equipe usou então os observatórios TRAPPIST-Sul e SPECULOOS-Sul – dirigidos por Michaël Gillon, Diretor de Pesquisa do FNRS e astrofísico da ULiège – localizados no deserto do Atacama, no Chile, para medir o sinal planetário em diferentes comprimentos de onda e para validar a natureza planetária do objeto eclipsante.
Finalmente, também utilizaram observações espectroscópicas recolhidas pelos espectrógrafos HARPS e CORALIE – também localizados no Chile (ESO) – para medir a massa do planeta.
Para sua grande surpresa, as medições acumuladas revelaram uma densidade extremamente baixa para o planeta. Sua massa e tamanho, calcularam eles, eram cerca de 0,14 e 1,5 dos de Júpiter, respectivamente. A densidade resultante foi de cerca de 0,059 gramas por centímetro cúbico.
A densidade de Júpiter, por outro lado, é de cerca de 1,33 gramas por centímetro cúbico; e a Terra é mais substancial, 5,51 gramas por centímetro cúbico. Um dos materiais mais próximos em densidade do novo e fofo planeta é o algodão doce, que tem uma densidade de cerca de 0,05 gramas por centímetro cúbico.
“O planeta é tão leve que é difícil pensar num material análogo, em estado sólido”, diz Julien de Wit, professor do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e coautor. “A razão pela qual é próximo do algodão doce é porque ambos são praticamente ar. O planeta é basicamente super fofo.”
Os investigadores suspeitam que o novo planeta é feito principalmente de hidrogénio e hélio, como a maioria dos outros gigantes gasosos da galáxia. Para WASP-193b, estes gases provavelmente formam uma atmosfera extremamente inflada que se estende por dezenas de milhares de quilómetros além da própria atmosfera de Júpiter. Exatamente como um planeta pode inflar tanto é uma questão que nenhuma teoria existente de formação planetária pode ainda responder. Certamente requer um depósito significativo de energia nas profundezas do interior do planeta, mas os detalhes do mecanismo ainda não são compreendidos.
"Não sabemos onde colocar este planeta em todas as teorias de formação que temos neste momento, porque é uma exceção de todas elas. Não podemos explicar como este planeta foi formado. Olhar mais de perto para a sua atmosfera permitir-nos-á restringir um caminho evolutivo deste planeta", acrescenta Francisco Pozuelos, astrônomo do Instituto de Astrofísica da Andaluzia (IAA-CSIC, Granada, Espanha).
"WASP-193b é um mistério cósmico. Resolvê-lo exigirá mais trabalho observacional e teórico, nomeadamente para medir as suas propriedades atmosféricas com o telescópio espacial JWST e confrontá-las com diferentes mecanismos teóricos que possivelmente resultam numa inflação tão extrema," conclui Barkaoui.
