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Astronomia03/12/2021

Descoberto planeta com tamanho de Marte e composição de Mercúrio

O exoplaneta GJ 367b: órbita em torno de sua estrela em apenas 8 horas, então um ano se passou neste planeta. Crédito: SPP 1992 (Patricia Klein)

03/12/21 - 10h37min

Os planetas de período ultracurto são mundos pequenos e compactos que giram em torno de suas estrelas de perto, completando uma órbita – e um único ano escaldante – em menos de 24 horas. Como esses planetas chegaram a essas configurações extremas é um dos mistérios contínuos da ciência exoplanetária.

Agora, astrônomos descobriram um planeta de período ultracurto (USP, na sigla em inglês) que também é superleve. O objeto é denominado GJ 367b e orbita sua estrela em apenas oito horas. O planeta tem aproximadamente o tamanho de Marte e metade da massa da Terra, o que o torna um dos planetas mais leves descobertos até hoje.

Os resultados do estudo foram publicados na revista Science. O trabalho foi conduzido por pesquisadores do Instituto de Pesquisa Planetária do Centro Aeroespacial Alemão, em colaboração com um grupo internacional de pesquisadores.

Vantagens da proximidade

Orbitando uma estrela próxima que está a 31 anos-luz de nosso Sol, GJ 367b está perto o suficiente para que os pesquisadores pudessem identificar propriedades do planeta que não eram possíveis com os USPs detectados anteriormente. Por exemplo, a equipe determinou que GJ 376b é um planeta rochoso e provavelmente contém um núcleo sólido de ferro e níquel, semelhante ao interior de Mercúrio.

Devido à sua extrema proximidade com sua estrela, os astrônomos estimam que o GJ 376b é bombardeado com 500 vezes mais radiação do que a que a Terra recebe do Sol. Como resultado, o lado diurno do planeta ferve a até 1.500 graus Celsius. Sob tais temperaturas extremas, qualquer atmosfera substancial teria se evaporado por muito tempo, junto com quaisquer sinais de vida, pelo menos como a conhecemos.

Mas há uma chance de que o planeta tenha parceiros habitáveis. Sua estrela é uma anã vermelha, ou anã M – um tipo de estrela que normalmente hospeda vários planetas. A descoberta do GJ 367b em torno dessa estrela aponta para a possibilidade de mais planetas nesse sistema, o que poderia ajudar os cientistas a entender as origens do GJ 376b e de outros planetas de período ultracurto.

“Para essa classe de estrela, a zona habitável seria algo entre uma órbita de duas a três semanas”, disse o membro da equipe e coautor George Ricker, pesquisador sênior do Instituto Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT, nos EUA). “Como essa estrela está tão perto e tão brilhante, temos uma boa chance de ver outros planetas nesse sistema. É como se houvesse um sinal dizendo: ‘Procure aqui planetas extras!’”

Testes de trânsito

O novo planeta foi descoberto pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess) da Nasa, uma missão liderada pelo MIT, da qual Ricker é o investigador principal. O Tess monitora o céu em busca de mudanças no brilho das estrelas mais próximas. Os cientistas procuram nos dados do Tess os trânsitos ou quedas periódicas da luz das estrelas que indicam que um planeta está cruzando e bloqueando brevemente a luz de uma estrela.

Por cerca de um mês em 2019, o Tess registrou um pedaço do céu ao sul que incluía a estrela GJ 376. Cientistas do MIT e de outros lugares analisaram os dados e detectaram um objeto em trânsito com uma órbita ultracurta de oito horas. Eles executaram vários testes para garantir que o sinal não era de uma fonte de “falso positivo”, como uma estrela binária eclipsando o primeiro plano ou o plano de fundo.

Depois de confirmarem que o objeto era de fato um planeta de período ultracurto, eles observaram a estrela do planeta mais de perto, usando o High Accuracy Radial Velocity Planet Searcher (Harps), um instrumento instalado no telescópio do Observatório Europeu do Sul (ESO) no Chile.

A partir dessas medições, eles determinaram que o planeta está entre os planetas mais leves descobertos até agora, com um raio de 72% e uma massa de 55% os da Terra. Essas dimensões indicam que o planeta provavelmente tem um núcleo rico em ferro.

Núcleo de ferro

Os pesquisadores então reduziram várias possibilidades para a composição do interior do planeta e descobriram que o cenário que melhor se adequava aos dados mostrava que um núcleo de ferro provavelmente constitui 86% do interior do planeta, semelhante à composição de Mercúrio.

“Estamos descobrindo um planeta do tamanho de Marte que tem a composição de Mercúrio”, disse Roland Vanderspek, principal cientista pesquisador do MIT e coautor do estudo. “Está entre os menores planetas detectados até hoje e está girando em torno de uma anã M em uma órbita muito estreita.”

Enquanto continuam a estudar o GJ 367b e sua estrela, os cientistas esperam detectar sinais de outros planetas no sistema. As propriedades desses planetas – como seu espaçamento e orientação orbital – podem fornecer pistas de como o GJ 367b e outros planetas de período ultracurto surgiram.

“Entender como esses planetas ficam tão próximos de suas estrelas hospedeiras é um pouco como uma história de detetive”, disse Natalia Guerrero, membro da equipe do Tess. “Por que esse planeta está perdendo sua atmosfera externa? Como ele se aproximou? Esse processo foi pacífico ou violento?”

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