Primeiro vislumbre do interior do planeta bizarro revela o que o torna tão inchado: WebCuriosos

Pela primeira vez, o JWST nos deu uma análise detalhada do interior de um mundo fora do nosso Sistema Solar.

O exoplaneta extremamente estranho WASP-107b tem uma atmosfera surpreendentemente baixa em metano, o que sugere que o interior do exoplaneta deve ser significativamente mais quente do que pensávamos – e o seu núcleo também é mais massivo. Isso finalmente ajuda a explicar a densidade semelhante à do algodão doce do WASP-107b.

Anteriormente, pensava-se que WASP-107b tinha um núcleo bastante pequeno, rodeado por um enorme envelope fofo de hidrogénio e hélio – o que teria exigido algumas mudanças na nossa compreensão de como os planetas se formam e evoluem. Os novos resultados significam que o exoplaneta pode ser explicado com modelos existentes, sem necessidade de revisão radical.

“Os dados do Webb dizem-nos que planetas como o WASP-107 b não tiveram de se formar de uma forma estranha, com um núcleo superpequeno e um enorme envelope gasoso,” diz o astrônomo Mike Line pela Universidade Estadual do Arizona (ASU).

“Em vez disso, podemos pegar algo mais parecido com Netuno, com muita rocha e menos gás, apenas aumentar a temperatura e aumentar para ver o caminho [WASP-107b] faz.”

Mesmo quando a descoberta do WASP-107b foi anunciado em 2017sabíamos que havia algo estranho no exoplaneta. Ao estudar cuidadosamente como o exoplaneta afetava a sua estrela hospedeira, os astrónomos foram capazes de derivar a sua massa e raio, o que revelou que tinha uma densidade incrivelmente baixa.

Análises mais aprofundadas revelaram que a densidade é tão baixa que o mundo pode ser classificado como um “super-sopro” – apenas 0,13 gramas por centímetro cúbico. Densidade média de Júpiterem comparação, é de 1,33 gramas por centímetro cúbico, e o da Terra é de 5,51 gramas.

Também sabemos, através de estudos anteriores, que o exoplaneta gigante orbita uma estrela a cerca de 200 anos-luz de distância, com um período orbital de 5,7 dias.

Embora isso possa parecer curto para nós aqui no Sistema Solar, para gigantes gasosos inchados é um grande loop que torna WASP-107b mais frio do que seus pares – Júpiteres quentes com períodos orbitais muito menores cujas atmosferas expandidas podem ser explicadas pelo calor irradiado de sua estrela. A órbita “distante” do WASP-107b e a temperatura relativamente baixa tornaram seu inchaço difícil de explicar.

Assim, duas equipes de astrônomos, uma liderada por Sing e outra liderada por Luis Welbanks da ASU, recrutaram o JWST para observar a atmosfera do exoplaneta.

À medida que WASP-107b passa entre nós e a sua estrela hospedeira, parte da luz da estrela é absorvida ou amplificada por moléculas na atmosfera do exoplaneta. Ao estudar a diferença na luz da estrela com e sem o exoplaneta, e procurando comprimentos de onda mais brilhantes e mais escuros no espectro, os astrónomos podem identificar as impressões digitais de moléculas específicas na manta de gás de um exoplaneta.

Embora seja surpreendente que a atmosfera do WASP-107b contenha muito pouco metano, isso oferece uma explicação de como o exoplaneta se tornou do jeito que é.

“Esta é uma evidência de que o gás quente das profundezas do planeta deve estar misturando-se vigorosamente com as camadas mais frias mais acima”, Cante diz.

“O metano é instável a altas temperaturas. O facto de termos detectado tão pouco, apesar de termos detectado outras moléculas contendo carbono, diz-nos que o interior do planeta deve ser significativamente mais quente do que pensávamos.”

Esta é uma peça do quebra-cabeça. Outra peça envolve o resto do que os investigadores encontraram na atmosfera do WASP-107b – incluindo dióxido de enxofre, vapor de água, dióxido de carbono e monóxido de carbono, com um teor mais elevado de elementos pesados ​​do que Neptuno ou Urano.

Ao combinar as proporções entre os elementos mais pesados ​​e os mais leves com a quantidade de energia dentro do exoplaneta com base na quantidade de calor que ele gera, os pesquisadores determinaram o tamanho do núcleo do WASP-107b. E descobriram que era muito maior do que pensávamos – 12 vezes a massa do núcleo da Terra e pelo menos duas vezes mais massiva do que se pensava inicialmente.

Isto significa que não precisamos de modelos estranhos de formação planetária para explicar a sua existência.

Quanto ao que está fazendo com que o núcleo fique tão quente, isso exigirá uma investigação mais aprofundada. A órbita do exoplaneta em torno da sua estrela hospedeira é ligeiramente elíptica, o que coloca uma tensão gravitacional variável no interior do planeta, aquecendo-o por dentro. Os pesquisadores acreditam que esta é provavelmente a fonte do calor que torna o WASP-107b tão quente.

Os dois artigos foram publicados em Natureza. Eles podem ser encontrados aqui e aqui.