A imagem de um artista de um exoplaneta com uma atmosfera protuberante.
(Imagem: © NASA)
Acontece que os exoplanetas podem ser tão doces quanto uma viagem à feira estadual: dois mundos descobertos pelo Kepler Space Telescope da NASA têm aproximadamente a mesma densidade que um pacote de algodão doce. Os dois planetas, que orbitam uma estrela jovem com apenas 500 milhões de anos, são mundos recém-nascidos quase da mesma largura que gigantes gasosos, embora pesem menos de 10 vezes a massa da Terra.
Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA, os pesquisadores fizeram observações de acompanhamento dos dois mundos "deliciosos", conhecidos como Kepler-51b e Kepler-51d. Eles descobriram que as atmosferas inchadas do mundo provavelmente continham uma névoa que se estendia bem acima de sua superfície. As atmosferas expandidas do mundo os colocavam em uma classe rara de exoplanetas, os super-sopros.
"Estes são os exoplanetas de menor densidade até o momento", disse Jessica Roberts no mês passado. Ela apresentou os resultados preliminares durante a 232ª reunião semestral da Sociedade Astronômica Americana em Denver. Estudante de pós-graduação da Universidade do Colorado, Boulder, Roberts ajudou a detalhar uma comparação semelhante à da Terra para os planetas. Ela encontrou um análogo incomum para os super-puffs - um doce. [As descobertas mais intrigantes do planeta alienígena de 2017]
"Quero que você imagine planetas gigantes feitos de algodão doce", disse ela.
"Titãs realmente fofos"
Em 2011, Kepler avistou um mundo de baixa densidade orbitando a jovem estrela Kepler 51; estudos posteriores confirmaram que o planeta tinha dois irmãos. Todos os três planetas têm uma atmosfera protuberante, e as observações iniciais sugerem suas baixas densidades.
Os superpuffs chamaram a atenção do consultor de doutorado de Roberts em Boulder, Zachory Berta-Thompson, que suspeitava que as atmosferas inchadas seriam mais fáceis de estudar do que as atmosferas mais estabelecidas em outros mundos. Juntamente com vários colegas, os cientistas usaram o Hubble para sondar a química das atmosferas de 51b e 51d quando o par passou duas vezes entre a estrela e a Terra. O terceiro mundo, 51c, apenas cortou a borda do sol do sistema, mantendo sua atmosfera oculta e, portanto, não fazia parte do novo estudo.
Os pesquisadores descobriram que os dois planetas produziam um sinal sugerindo pequenas partículas chamadas aerossóis dominando as atmosferas. Esses aerossóis podem ser criados por enormes bancos de nuvens ou podem ser o sinal de uma névoa que envolve o planeta.
"Nosso melhor palpite é que não estamos lidando com algum tipo de condensação de nuvens", disse Roberts. "Provavelmente estamos lidando com algum tipo de neblina fotoquímica da qual simplesmente não sabemos do que é feita".
No sistema solar, a maior lua de Saturno, Titã, é a única a ser dominada por uma camada de neblina feita de hidrocarbonetos, provavelmente metano e etano. A lua maciça pode fornecer informações sobre os superpuffs, que podem suportar uma versão estendida da névoa.
"Podemos estar olhando para alguns titãs realmente fofos", disse Roberts. [Névoa do crepúsculo brilha sobre o grande titã da lua de Saturno em uma linda foto da Cassini]
Planetas de algodão doce
Calcular a densidade de um planeta requer um retorno à física do ensino médio. A densidade de um objeto é sua massa dividida por seu volume; o volume é determinado pelo seu raio. As medidas precisas de Hubble ajudaram os pesquisadores a restringir melhor a massa dos exoplanetas. Para descobrir seu raio - e, portanto, seu volume -, os cientistas comparam o tamanho do planeta com sua estrela. Ao revisitar o que se sabia sobre a estrela, Roberts e seus colegas conseguiram determinar um raio mais preciso.
O Kepler-51b tem uma massa duas vezes maior que a da Terra e um raio sete vezes maior, e orbita sua estrela a cada 45 dias. Com sua órbita de 130 dias, o Kepler-51d é um pouco maior, cerca de 7,5 vezes mais massivo que a Terra, com um raio quase dez vezes maior que o do nosso planeta. O terceiro irmão, Kepler-51c, leva 85 dias para viajar ao redor da estrela e tem cerca de quatro vezes o raio da Terra.
Ao combinar a massa atualizada com o raio revisado, os pesquisadores puderam calcular que as densidades dos planetas variavam de 0,03 gramas a 0,06 gramas por centímetro cúbico. É um décimo da densidade de Saturno, o planeta menos denso do sistema solar, e que flutuaria na água se você pudesse encontrar uma banheira grande o suficiente.
Descobrir o que isso significaria em termos do mundo real exigiria um pouco mais de trabalho, mas Roberts estava determinado.
Seu primeiro pensamento foi em marshmallows. Ela derreteu um lote no microondas, mas descobriu que os doces brancos eram muito densos.
"Foi apenas uma bagunça horrível", disse ela ao Space.com.
Para deduções de algodão doce, ela foi a uma mercearia e comprou contêineres de algodão doce. O material recém-fiado não era denso o suficiente, mas ela esperava que as banheiras pré-embaladas funcionassem. Ela mediu o volume do contêiner e pesou o material para calcular sua densidade, o que coincidiu muito com os superpuffs.
"Eu comprei muitas dessas banheiras, a caixa era como, você deve ser fã de algodão doce", disse Roberts.
"Eu era como, é para a ciência."
Planetas jovens
Por que esses mundos são tão densos? Roberts acha que sua juventude pode desempenhar um papel fundamental. Planetas se formam à medida que poeira e rochas colidem para construir um mundo. Quando o núcleo rochoso é maciço o suficiente, sua gravidade atrai gás mais leve para criar uma atmosfera.
De acordo com os modelos, as três superpufas se formaram fora da linha de neve de seu sistema, a fronteira invisível em torno das estrelas centrais, onde o gás é frio o suficiente para condensar no gelo. Os planetas então migraram para dentro, alcançando suas órbitas atuais. À medida que se aproximavam da estrela quente, seu gelo derreteu e criou uma atmosfera gasosa que começa a inchar.
Enquanto os planetas começam quentes com as colisões que os formaram, eles esfriam com o tempo, causando uma contração do material. Ao mesmo tempo, ventos estelares retiram parte de sua atmosfera. Segundo Roberts, os modelos sugerem que nos próximos 5 bilhões de anos, quando estiver um pouco mais velho do que a Terra hoje, 51b parecerá mais com um planeta típico de Netuno. Por estar mais distante da estrela, ela disse que "51d provavelmente será um pouco estranho, porque não está tendo tanto de sua atmosfera despojada".
"Em alguns bilhões de anos, veremos esses planetas menores do que são agora", disse Roberts.
Se você pudesse ficar em um dos superpuffs (supondo que ele tenha uma superfície rochosa), a pressão da atmosfera provavelmente seria esmagadoramente alta, disse Roberts. É melhor você flutuar mais alto na atmosfera onde a pressão seria menor, ela acrescentou.
No início de sua vida, a Terra provavelmente ostentava sua própria atmosfera inchada, ela disse, embora provavelmente a tenha perdido muito rapidamente.
Os cientistas planejam enviar suas pesquisas para publicação ainda este verão.
Agora só precisamos do mundo dos doces para usar cores de algodão doce, como azul, rosa, roxo ou verde!
