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Hubble encontra exoplaneta distante desaparecendo a ritmo sem paralelo


Ilustração que mostra uma nuvem gigante de hidrogênio oriunda de um planeta quente, do tamanho de Neptuno, a apenas 97 anos-luz da Terra. O exoplaneta é minúsculo quando comparado com a sua estrela, uma anã vermelha de nome GJ 3470. A radiação intensa da estrela está a aquecer o hidrogênio na atmosfera superior do planeta até um ponto em que escapa para o espaço. O mundo alienígena esta perdendo hidrogênio a uma velocidade 100 vezes superior à de um exoplaneta parecido com Netuno, previamente observado, cuja atmosfera também está a evaporar-se.
Crédito: NASA, ESA e D. Player (STScI)

A velocidade e a distância a que os planetas orbitam as suas respectivas estrelas pode determinar o destino de cada um - se permanece uma parte integrante do seu sistema solar ou se evapora mais rapidamente para o cemitério escuro do Universo.

Na sua busca por aprender mais sobre planetas distantes para lá do nosso próprio Sistema Solar, os astrônomos descobriram que um planeta de tamanho médio, com aproximadamente o tamanho de Netuno, de nome GJ 3470b, está a evaporar 100 vezes mais depressa do que um planeta previamente descoberto de tamanho similar, chamado GJ 436b.

As descobertas, publicadas ontem na revista Astronomy & Astrophysics, avançam o conhecimento dos astrônomos sobre a evolução planetária.

"Esta é a prova de que os planetas podem perder uma parte significativa de toda a sua massa," comenta David Sing, professor emérito da Universidade Johns Hopkins e autor do estudo. "GJ 3470b está a perder mais massa do que qualquer outro planeta que vimos até agora; daqui a alguns milhares de milhões de anos, pode ter desaparecido metade do planeta."

O estudo faz parte do programa PanCET (Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury), liderado por Sing, que visa medir as atmosferas de 20 exoplanetas no ultravioleta, no visível e no infravermelho enquanto orbitam as suas estrelas. O PanCET é o maior programa de observação exoplanetária a ser executado com o Telescópio Espacial Hubble da NASA.

Uma questão de particular interesse para os astrônomos é como os planetas perdem a sua massa através da evaporação. Planetas como as "super" Terras e os Júpiteres "quentes" orbitam muito mais perto das suas estrelas e são, portanto, mais quentes, fazendo com que a camada mais externa das suas atmosferas seja "soprada" através de evaporação.

Embora estes exoplanetas maiores, do tamanho de Júpiter, e mais pequenos, do tamanho da Terra, sejam abundantes, os exoplanetas de tamanho médio, como Neptuno - cerca de quatro vezes o tamanho da Terra - são raros. Os investigadores levantam a hipótese de que estes Neptunos são despojados das suas atmosferas e, finalmente, tornam-se planetas mais pequenos. No entanto, é difícil testemunhar ativamente estas etapas porque só podem ser estudados no ultravioleta, o que limita os cientistas a estudar estrelas próximas a não mais do que 150 anos-luz da Terra e não obscurecidas por material interestelar. GJ 3470b está a 96 anos-luz de distância e orbita uma estrela anã vermelha na direção da constelação de Caranguejo.

Neste estudo, o Hubble descobriu que o exoplaneta GJ 3470b perdeu significativamente mais massa e tinha uma exosfera visivelmente menor do que o primeiro exoplaneta do tamanho de Neptuno estudado, GJ 436b, devido à sua menor densidade e ao recebimento de uma forte explosão de radiação da sua estrela hospedeira.

A densidade mais baixa de GJ 3470b faz com que seja incapaz de se agarrar gravitacionalmente à atmosfera aquecida e, enquanto a estrela que hospeda GJ 436b tem entre 4 e 8 bilhões de anos, a estrela-mãe de GJ 3470b tem apenas 2 bilhões de anos. Uma estrela mais jovem é mais ativa e poderosa e, portanto, tem mais radiação para aquecer a atmosfera do planeta.

A equipa de Sing estima que GJ 3470b possa já ter perdido até 35% da sua massa total e, daqui a alguns milhares de milhões de anos, todo o seu gás pode ser retirado, deixando para trás apenas um núcleo rochoso.

"Estamos a começar a melhor entender como os planetas se formam e quais as propriedades que influenciam a sua composição geral," explica Sing. "O nosso objetivo com este estudo e o abrangente programa PanCET é observar de modo geral as atmosferas destes planetas para determinar como cada um é afetado pelo seu próprio ambiente. Ao comparar planetas diferentes, podemos começar a juntar as peças do puzzle da sua evolução."

Olhando para o futuro, Sing e a sua equipe esperam estudar mais exoplanetas procurando hélio no infravermelho, o que permitirá um maior alcance de investigação do que a busca por hidrogênio na luz ultravioleta.

Atualmente, os planetas que são compostos na sua maioria por hidrogênio e hélio, só podem ser estudados através do rastreamento do hidrogênio no ultravioleta. Usando o Hubble, o Telescópio Espacial James Webb da NASA (que terá uma maior sensibilidade ao hélio), e um novo instrumento chamado Carmenes que Sing descobriu recentemente poder rastrear com precisão a trajetória dos átomos de hélio, os astrônomos serão capazes de ampliar a sua busca por planetas distantes.


Cada ponto representa um exoplaneta, desenhado no gráfico de acordo com o seu tamanho e distância à estrela hospedeira. Os planetas do tamanho de Júpiter (localizados no topo do gráfico) e planetas do tamanho da Terra e os denominados super-Terras (em baixo) encontram-se perto e longe da estrela. Mas planetas do tamanho de Netuno (meio do gráfico) não são encontrados normalmente perto da estrela-mãe. Estes mundos são raros, ou já foram comuns em determinada altura mas desde então desapareceram.
Crédito: NASA, ESA e A. Feild (STScI)

FONTE: ASTRONOMIA ONLINE

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