Pesquisadores de exoplanetas já se acostumaram com surpresas, mas os mundos de lava ocupam um lugar especial no catálogo de excentricidades planetárias. São planetas que orbitam tão perto de suas estrelas que suas superfícies podem ser de rocha derretida. Quanto mais próximos e quentes ficam, mais os astrônomos passaram a esperar que estejam envoltos em um envelope gasoso produzido por material de superfície vaporizado.
Essa expectativa agora está sendo testada. Um estudo recém-publicado no The Astrophysical Journal Letters descreve observações de HD 3167 b, um mundo de lava do tamanho da Terra que está na extremidade mais fria do espectro de temperatura, mas que parece ainda poder possuir uma atmosfera. O trabalho, realizado por uma equipe de pesquisadores dos Estados Unidos, Reino Unido, China e Espanha, baseia-se no Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA para investigar como o planeta se comporta termicamente.
Por que os mundos de lava importam para a ciência planetária
Os exoplanetas continuam a desafiar nossa compreensão sobre formação planetária, evolução planetária e se mundos distantes poderiam ser capazes de sustentar vida como a conhecemos. Os cientistas frequentemente recorrem aos planetas do nosso próprio sistema solar como análogos, mas essas comparações só vão até certo ponto. Estudar exoplanetas com períodos orbitais extremamente curtos repetidamente força os pesquisadores a repensar o que um planeta pode suportar ao longo de sua vida.
Os mundos de lava entraram nessa conversa de forma séria nos últimos anos, e os exemplos mais extremos são aqueles que circulam perigosamente perto de suas estrelas hospedeiras. Para os membros mais quentes dessa classe, a física parecia relativamente organizada: temperaturas extremas derretem a superfície, o material derretido se transforma em gás, e esse gás envolve o planeta como uma atmosfera. Mundos de lava mais frios, por outro lado, geralmente haviam sido observados como rocha nua, aparentemente desprovidos de qualquer atmosfera.
HD 3167 b complica essa divisão clara. Ele pertence à extremidade mais fria da faixa dos mundos de lava, mas as novas observações sugerem que ele pode não ser tão estéril quanto sua temperatura indicaria.
Por dentro das observações de HD 3167 b
HD 3167 b está a aproximadamente 154 anos-luz da Terra. Tem um raio cerca de 1,6 vez o da Terra e uma massa cerca de 4,8 vezes a da Terra, e completa uma órbita ao redor de sua estrela do tipo K em aproximadamente 0,96 dia terrestre — um ano mais curto do que um único dia em nosso próprio planeta.
Sua hospedeira é uma estrela do tipo K, uma classe que é tanto menor quanto mais fria que o Sol. Os astrônomos estimam que estrelas do tipo K constituem a maior população de estrelas da Via Láctea, o que torna os planetas que as orbitam especialmente interessantes para pesquisadores que tentam entender quão comuns determinadas condições planetárias podem ser em toda a galáxia.
Lendo o calor de um planeta com um eclipse secundário
Para investigar se HD 3167 b possui uma atmosfera, a equipe de pesquisa baseou-se em observações do JWST de um eclipse secundário. Essa geometria difere do trânsito mais familiar. Um trânsito ocorre quando um planeta passa na frente de sua estrela, escurecendo brevemente a luz estelar. Um eclipse secundário acontece quando o planeta passa atrás de sua estrela, permitindo que a luz da estrela seja separada daquilo que o próprio planeta está emitindo.
Essa distinção foi o que tornou o novo resultado possível. Quando o JWST observou HD 3167 b durante seu eclipse secundário, a superfície do planeta revelou-se muito mais fria do que os pesquisadores haviam hipotetizado anteriormente.
O que uma superfície surpreendentemente fria pode significar
Segundo os pesquisadores, essa temperatura inesperadamente baixa pode apontar para algo acontecendo em toda a superfície do planeta: o calor do lado diurno poderia estar sendo redistribuído para o lado noturno. Em outras palavras, o planeta pode não estar irradiando seu calor de volta ao espaço como faria uma rocha nua e sem ar.
A distinção entre lado diurno e lado noturno importa muito aqui. Planetas que orbitam tão perto de suas estrelas estão travados por maré, o que significa que um hemisfério enfrenta permanentemente a estrela enquanto o outro permanece em escuridão perpétua. Em um mundo sem atmosfera, essa configuração produziria um contraste de temperatura enorme entre as duas metades — um lado diurno escaldante e um lado noturno gélido. Um mecanismo que move calor de um hemisfério para o outro suavizaria esse contraste, e uma atmosfera é um dos candidatos mais naturais para fazer exatamente isso.
Um mundo de lava mais frio que ainda pode ter atmosfera
Tomadas em conjunto, as observações apontam para uma possibilidade, e não para um fato comprovado. HD 3167 b poderia possuir uma atmosfera mesmo sendo mais frio do que os mundos de lava normalmente associados a envelopes gasosos. Se essa interpretação se sustentar, ela desafiará a suposição direta de que apenas a temperatura decide se um mundo de lava mantém ou perde uma atmosfera.
A descoberta não derruba o arcabouço existente tanto quanto o tensiona. Mundos de lava mais quentes foram confirmados como portadores de atmosferas, e os mais frios foram encontrados sem elas. HD 3167 b está no espaço incômodo entre esses dois grupos, e é precisamente por isso que ele é interessante.
Fatos principais em resumo
- Planeta: HD 3167 b, um mundo de lava do tamanho da Terra
- Distância: aproximadamente 154 anos-luz da Terra
- Tamanho e massa: cerca de 1,6 vez o raio da Terra e 4,8 vezes a massa da Terra
- Órbita: aproximadamente 0,96 dia terrestre ao redor de uma estrela do tipo K
- Instrumento: Telescópio Espacial James Webb da NASA
- Técnica: observação de eclipse secundário, quando o planeta passa atrás de sua estrela
- Resultado principal: a superfície é mais fria do que o hipotetizado anteriormente, sugerindo redistribuição de calor e uma possível atmosfera
- Publicação: The Astrophysical Journal Letters
- Equipe de pesquisa: cientistas dos Estados Unidos, Reino Unido, China e Espanha
Por que este resultado importa
Os mundos de lava são laboratórios naturais para a física planetária extrema. Como orbitam tão perto de suas estrelas, eles experimentam uma irradiação que nenhum planeta do nosso sistema solar suporta, e seus anos curtos significam que os pesquisadores podem observar ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento relativamente rápido. Cada nova medição de um desses planetas adiciona um ponto de dados a um quadro que ainda está em grande parte em construção.
HD 3167 b é particularmente valioso porque amplia a amostra em uma direção que estava em grande parte vazia. Se mundos de lava mais frios podem reter atmosferas, mesmo que intermitentemente, então a fronteira entre "rocha nua" e "mundo envolto em gás" é mais borrada do que a regra simples baseada em temperatura sugere. Isso, por sua vez, afeta como os astrônomos modelam a perda e a retenção de atmosferas ao longo da vida de um planeta.
Questões em aberto que permanecem
A questão mais premente é se HD 3167 b genuinamente tem uma atmosfera ou se algum outro processo explica sua superfície mais fria do que o esperado. Confirmar a presença de um envelope gasoso, e identificar do que esse envelope é feito, exigiria observações e análises adicionais. As evidências da equipe são intrigantes, mas são evidências de uma possibilidade, e não um veredito.
Uma segunda questão diz respeito a como tal atmosfera poderia persistir. Acreditava-se que mundos de lava mais frios não tinham atmosferas por uma razão, e entender o que permite que um planeta como HD 3167 b mantenha uma — se é que mantém — aprimoraria os modelos de escape atmosférico e interações de superfície em planetas de período curto.
Por enquanto, HD 3167 b permanece como um lembrete de que os planetas mais extremos da galáxia raramente seguem as regras que os cientistas escrevem para eles. Com o JWST continuando a observar mundos de lava, os próximos anos devem revelar se esse caso mais frio é uma exceção ou o primeiro sinal de que a própria categoria precisa ser repensada.
Este artigo é baseado em reportagem do Universe Today. Leia o artigo original.
Originally published on universetoday.com