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    O exoplaneta WASP-69b tem uma cauda semelhante a um cometa, ajudando os cientistas a aprender mais sobre como os planetas evoluem

    WASP-69b orbita de perto seu sol. Crédito:Observatório W. M. Keck/Adam Makarenko


    Localizado a 163 anos-luz da Terra, um exoplaneta do tamanho de Júpiter chamado WASP-69b oferece aos astrofísicos uma janela para os processos dinâmicos que moldam os planetas em toda a galáxia. A estrela que orbita está a queimar e a destruir a atmosfera do planeta, e essa atmosfera que escapou está a ser esculpida pela estrela numa vasta cauda semelhante a um cometa com pelo menos 350.000 milhas de comprimento.



    Sou astrofísico. Minha equipe de pesquisa publicou um artigo no Astrophysical Journal descrevendo como e por que a cauda do WASP-69b se formou e o que sua formação pode esclarecer sobre os outros tipos de planetas que os astrônomos tendem a detectar fora do nosso sistema solar.

    Um universo cheio de exoplanetas


    Quando você olha para o céu noturno, as estrelas que você vê são sóis, com mundos distantes, conhecidos como exoplanetas, orbitando-os. Nos últimos 30 anos, os astrónomos detectaram mais de 5.600 exoplanetas na nossa galáxia, a Via Láctea.

    Não é fácil detectar um planeta a anos-luz de distância. Os planetas são pálidos em comparação, tanto em tamanho quanto em brilho, com as estrelas que orbitam. Mas, apesar destas limitações, os investigadores de exoplanetas descobriram uma variedade surpreendente – desde pequenos mundos rochosos pouco maiores que a nossa Lua até gigantes gasosos tão colossais que foram apelidados de “super-Júpiter”.

    No entanto, os exoplanetas mais comuns detectados pelos astrónomos são maiores que a Terra, menores que Neptuno e orbitam as suas estrelas mais perto do que Mercúrio orbita o nosso Sol.
    Interpretação artística de uma vista aérea do exoplaneta WASP-69b na sua órbita de 3,8 dias em torno da sua estrela hospedeira. A sua atmosfera está a ser despojada e esculpida numa longa cauda semelhante a um cometa que segue o planeta. Crédito:Observatório W. M. Keck/Adam Makarenko

    Esses planetas ultracomuns tendem a cair em um de dois grupos distintos:super-Terras e sub-Netunos. As Super-Terras têm um raio até 50% maior que o raio da Terra, enquanto os sub-Netunos normalmente têm um raio que é duas a quatro vezes maior que o raio da Terra.

    Entre essas duas faixas de raio, existe uma lacuna, conhecida como “Radius Gap”, na qual os pesquisadores raramente encontram planetas. E planetas do tamanho de Netuno que completam órbitas em torno de suas estrelas em menos de quatro dias são extremamente raros. Os pesquisadores chamam essa lacuna de “Deserto Quente de Netuno”.

    Alguns processos astrofísicos subjacentes devem estar impedindo a formação ou a sobrevivência destes planetas.

    Formação de planetas


    À medida que uma estrela se forma, um grande disco de poeira e gás se forma ao seu redor. Nesse disco, planetas podem se formar. À medida que os planetas jovens ganham massa, podem acumular atmosferas gasosas significativas. Mas à medida que a estrela amadurece, ela começa a emitir grandes quantidades de energia na forma de radiação ultravioleta e de raios X. Esta radiação estelar pode queimar as atmosferas que os planetas acumularam num processo chamado fotoevaporação.

    No entanto, alguns planetas resistem a este processo. Planetas mais massivos têm gravidade mais forte, o que os ajuda a manter as suas atmosferas originais. Além disso, os planetas que estão mais distantes da sua estrela não são atingidos por tanta radiação, por isso as suas atmosferas sofrem menos erosão.
    Sub-Netunos, ou planetas semelhantes a Netuno, parecem muito com uma super-Terra, mas com uma atmosfera espessa. Crédito:NASA-JPL/Caltech

    Então, talvez uma parte significativa das super-Terras sejam, na verdade, núcleos rochosos de planetas que tiveram suas atmosferas completamente despojadas, enquanto os sub-Netunos eram massivos o suficiente para reter suas atmosferas fofas.

    Quanto ao Deserto Quente de Netuno, a maioria dos planetas do tamanho de Netuno simplesmente não têm massa suficiente para resistir completamente ao poder devastador de sua estrela se ela orbitar muito perto. Por outras palavras, um sub-Netuno que orbite a sua estrela em quatro dias ou menos perderá rapidamente toda a sua atmosfera. Quando observada, a atmosfera já foi perdida e o que resta é um núcleo rochoso nu – uma super-Terra.

    Para testar esta teoria, equipas de investigação como a minha têm recolhido evidências observacionais.

    WASP-69b:Um laboratório único


    Conheça o WASP-69b, um laboratório exclusivo para estudar a fotoevaporação. O nome "WASP-69b" vem da forma como foi descoberto. Foi a 69ª estrela com um planeta, b, encontrada na pesquisa Wide Angle Search for Planets.

    Apesar de ser 10% maior que Júpiter em raio, WASP-69b está na verdade mais próximo da massa de Saturno, muito mais leve – não é muito denso e tem apenas cerca de 30% da massa de Júpiter. Na verdade, este planeta tem aproximadamente a mesma densidade que um pedaço de cortiça.
    Um disco de formação de planetas. Crédito:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO

    Esta baixa densidade resulta da sua órbita ultrapróxima de 3,8 dias em torno da sua estrela. Estando tão próximo, o planeta recebe uma quantidade imensa de energia, o que faz com que ele aqueça. À medida que o gás aquece, ele se expande. Assim que o gás se expande o suficiente, ele começa a escapar da gravidade do planeta para sempre.

    Quando observámos este planeta, os meus colegas e eu detectámos gás hélio a escapar rapidamente de WASP-69b – cerca de 200.000 toneladas métricas por segundo. Isso se traduz na massa da Terra perdida a cada bilhão de anos.

    Ao longo da vida da estrela, este planeta acabará por perder uma massa atmosférica total equivalente a quase 15 vezes a massa da Terra. Isto parece muito, mas o WASP-69b tem aproximadamente 90 vezes a massa da Terra, por isso, mesmo a este ritmo extremo, perderá apenas uma pequena fração da quantidade total de gás que o compõe.

    A cauda semelhante a um cometa do WASP-69b


    Talvez o mais impressionante seja a descoberta da cauda estendida de hélio do WASP-69b, que a minha equipe detectou seguindo atrás do planeta por pelo menos 350.000 milhas (cerca de 563.000 quilômetros). Fortes ventos estelares, que são um fluxo constante de partículas carregadas emitidas pelas estrelas, esculpem caudas como esta. Esses ventos de partículas atingem a atmosfera em fuga e a moldam em uma cauda semelhante a um cometa atrás do planeta.

    Nosso estudo é na verdade o primeiro a sugerir que a cauda do WASP-69b era tão extensa. Observações anteriores deste sistema sugeriram que o planeta tinha apenas uma cauda modesta ou mesmo nenhuma cauda.
    Atmosfera de fuga do WASP-69b.

    Essa diferença provavelmente se resume a dois fatores principais. Por um lado, cada grupo de investigação utilizou instrumentos diferentes para fazer as suas observações, o que poderia resultar em níveis de detecção variados. Ou pode haver variabilidade real no sistema.

    Uma estrela como o nosso Sol tem um ciclo de atividade magnética, denominado “ciclo solar”. A do sol dura 11 anos. Durante os anos de pico de atividade, o sol apresenta mais erupções, manchas solares e mudanças no vento solar.

    Para complicar ainda mais as coisas, cada ciclo é único – não existem dois ciclos solares iguais. Os cientistas solares ainda estão tentando compreender e prever melhor a atividade do nosso sol. Outras estrelas têm os seus próprios ciclos magnéticos, mas os cientistas ainda não têm dados suficientes para os compreender.

    Portanto, a variabilidade observada para WASP-69b pode vir do fato de que cada vez que é observada, a estrela hospedeira se comporta de maneira diferente. Os astrônomos terão que continuar a observar mais este planeta no futuro para ter uma ideia melhor do que exatamente está acontecendo.

    Nossa análise direta da perda de massa do WASP-69b diz aos pesquisadores de exoplanetas como eu mais sobre como funciona a evolução planetária. Isso nos dá evidências em tempo real de fuga atmosférica e apoia a teoria de que os planetas quentes de Netuno e Radius Gap são difíceis de encontrar porque simplesmente não são massivos o suficiente para reter suas atmosferas. E uma vez perdidos, tudo o que resta para observar é um núcleo rochoso de uma super-Terra.

    O estudo WASP-69b destaca o delicado equilíbrio entre a composição de um planeta e o seu ambiente estelar, moldando a diversificada paisagem planetária que observamos hoje. À medida que os astrónomos continuam a investigar estes mundos distantes, cada descoberta aproxima-nos da compreensão da complexa tapeçaria do nosso Universo.

    Informações do diário: Jornal Astrofísico

    Fornecido por The Conversation


    Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.




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