Exoplaneta de massa monstruosa é uma das maiores superterras já descobertas

Com quase o dobro do raio e aproximadamente dez vezes a massa da Terra, o exoplaneta de nome TOI-1075b está localizado a 200 anos-luz daqui

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Um estudo disponível no servidor de pré-impressão arXiv e já aceito para publicação pelo periódico científico The Astronomical Journal descreve a descoberta de um colossal exoplaneta a apenas 200 anos-luz da Terra. Segundo os autores, ele é uma das maiores superterras já observadas.

São chamados de superterras os planetas com massa superior à da Terra mas inferior à dos gigantes gasosos do Sistema Solar. O termo refere-se apenas à massa, não implicando sobre as condições das superfícies ou habitabilidade. Esses planetas, no geral, são rochosos, mas podem também ser gasosos ou híbridos.

Com quase o dobro do raio da Terra, o exoplaneta de nome TOI-1075b, objeto desta pesquisa recente, encontra-se em uma espécie de “planetas de raio-lacuna”, um aparente déficit de mundos entre 1,5 e 2 raios terrestres, ligeiramente maiores do que grande parte das superterras rochosas, mas menores do que os chamados mininetunos.

Segundo o estudo, a massa de TOI-1075b é quase dez vezes a da Terra, o que é muito pesado para um mundo gasoso. É provável que o exoplaneta seja rochoso, como Mercúrio, Terra, Marte e Vênus. 

A classe de planetas de raio-lacuna só foi identificada há alguns anos, em 2017, quando já se tinha um catálogo grande o suficiente de planetas alienígenas (de fora do nosso Sistema Solar) para os cientistas notarem um padrão. 

No caso de exoplanetas com uma certa proximidade de suas estrelas, muito poucos deles se encaixam nessa lacuna. Existem várias explicações possíveis para isso. O principal motivo parece ser que, abaixo de um certo tamanho, um exoplaneta simplesmente não tem massa para reter uma atmosfera contra a radiação evaporativa tão próxima da estrela hospedeira. De acordo com este modelo, os exoplanetas na lacuna devem, portanto, ter uma atmosfera bastante considerável, consistindo principalmente de hidrogênio e hélio.

TOI-1075b foi descoberto por caçador de exoplanetas da NASA

O planeta TOI-1075b foi detectado em dados do Transiting Exoplanet Survey Satellite, o caçador de exoplanetas da NASA mais conhecido pela abreviação TESS, que procura por quedas fracas e regulares na luz das estrelas, que possam sugerir que elas estão sendo orbitadas por um corpo planetário. Os astrônomos também podem calcular o raio desses corpos observando quanto da luz da estrela é reduzida.

Com base nisso, os cientistas deduziram que a estrela anã laranja TOI-1075 estava sendo orbitada por um exoplaneta que teria em torno de 1,8 vezes o raio da Terra, em um período orbital de cerca de 14,5 horas, características que o encaixam nos critérios para um mundo de raio-lacuna.

Em seguida, os cientistas precisavam pesá-lo. Para isso, é necessário alavancar um efeito diferente que um exoplaneta tem em relação à sua estrela hospedeira: a atração gravitacional. A maior parte da gravidade em uma interação estrela-planeta é fornecida pela estrela, mas o planeta também exerce um pequeno puxão gravitacional de volta sobre ela. 

Isso também é uma métrica alcançável pela observação da oscilação da luz estelar. A estrela TOI-1075 tem uma massa e um raio de cerca de 60% do nosso Sol, então a equipe pôde calcular com precisão a massa do exoplaneta para 9,95 massas terrestres. 

Por fim, era necessário descobrir sua densidade média – o que pôde ser facilmente calculado já de posse das informações sobre o tamanho e a massa. E TOI-1075b tem uma densidade de 9,32 gramas por centímetro cúbico. Isso é quase o dobro da densidade da Terra, de 5,51 gramas por centímetro cúbico.

Espera-se que um exoplaneta na lacuna de massa tenha uma atmosfera substancial de hidrogênio-hélio. No entanto, a densidade de TOI-1075b é inconsistente com essa composição. “Com base na composição prevista do TOI-1075b e no período orbital ultracurto, não esperamos que o planeta tenha retido um envelope H/He”, disseram os pesquisadores.

“TOI-1075b poderia ter: nenhuma atmosfera (rocha nua); uma atmosfera de vapor de metal/silicato com uma composição definida pelo oceano de magma vaporizador na superfície, uma vez que a temperatura de equilíbrio do TOI-1075 b é quente o suficiente para derreter uma superfície rochosa; ou, especialmente na extremidade inferior de sua faixa de densidade média permitida, possivelmente uma fina camada ou de H/He ou de CO2”.

Ou seja, esse exoplaneta é tão quente (por estar muito perto de sua estrela) que sua superfície poderia ser um oceano de magma que produz uma atmosfera de rocha vaporizada.

E quem poderá tirar essa dúvida? Segundo o site Science Alert, o Telescópio Espacial James Webb, que é poderosamente hábil para analisar atmosferas de exoplanetas. Assim, apontá-lo para o TOI-1075b deve revelar se ele tem uma atmosfera fina, uma atmosfera de silicato ou nenhuma atmosfera – e essa informação pode revelar alguma peculiaridade anteriormente desconhecida da formação e evolução de planetas.