Planeta desdolar a Terra feito de ferro sólido encontrado orbitando uma estrela nas proximidades

Prévia do material em texto

1/5
Planeta desdolar a Terra feito de ferro sólido encontrado
orbitando uma estrela nas proximidades
Ilustração do exoplaneta Gliese 367 b (NASA)
Não podemos entender a natureza sem entender seu alcance. Isso é evidente na ciência exoplanetária e
em nossas teorias de formação planetária. Os outliers e excêntricos da natureza colocam pressão sobre
nossos modelos e motivam os cientistas a cavar mais fundo.
Gliese 367 b (ou Tahay) é certamente um excêntrico. É um planeta de Período Ultracurto (USP) que
orbita sua estrela em apenas 7,7 horas.
Existem quase 200 outros planetas da USP em nosso catálogo de mais de 5000 exoplanetas, então
Gliese 367 b não é único nesse sentido. Mas é um outlier de outra maneira: também é um planeta ultra-
denso - quase duas vezes mais denso que a Terra.
Isso significa que tem que ser ferro quase puro.
“Você poderia comparar GJ 367 b com um planeta parecido com a Terra com seu manto
rochoso arpo despojado.”
Elisa Goffo, autora principal da Universidade de Turim.
Os astrônomos encontraram Tahay em dados do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) a partir de
2021. Mas uma nova pesquisa no The Astrophysical Journal Letters está refinando a massa e o raio do
planeta excêntrico com medições melhoradas. Também encontrou dois irmãos para o planeta.
A pesquisa é “Companhia para a Sub-Terra de Período Ultra-alta, Ultra-Aversão GJ 367 b: Descoberta
de Dois Planetas Adicionais de Baixa massa em 11,5 e 34 Dias”. O autor principal é Elisa Goffo,
estudante de doutorado no Departamento de Física da Universidade de Turim.
http://exoplanet.eu/catalog/gj_367__b/
https://en.wikipedia.org/wiki/Ultra-short_period_planet
https://theconversation.com/a-new-exoplanet-meet-gj-367b-an-iron-planet-smaller-and-denser-than-earth-172826
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ace0c7
2/5
O TESS encontrou o Gliese 367 b em 2021, quando detectou um sinal de trânsito extremamente fraco
da estrela anã vermelha chamada Gliese 367. O sinal estava nos limites da capacidade de detecção do
TESS, então os astrônomos sabiam que era pequeno, como a Terra.
Como parte do esforço de 2021, os pesquisadores usaram o espectrógrafo Radial Velocity Planet
Searcher (HARPS) de alta precisão no Observatório Europeu do Sul para determinar a massa e a
densidade do G 367 b.
Eles determinaram que o raio do planeta é de 72% da Terra e sua massa é de 55% da Terra. Isso
significa que provavelmente era um planeta de ferro, o núcleo restante de um planeta outrora muito
maior.
Avançando para agora e a nova pesquisa de Goffo e seus colegas.
Eles também usaram o HARPS para medir o pequeno planeta. Desta vez, eles usaram 371 observações
do HARPS do G 367 b. Esses resultados mostram que o planeta é ainda mais denso do que o estudo de
2021 descobriu. Em vez de 55% da massa da Terra, esta nova pesquisa revela que o planeta é 63% da
massa da Terra. Seu raio também encolheu de 72% da Terra para 70% da Terra.
O que se resume é que o G 367 b é duas vezes mais denso que a Terra.
Como é que o planeta se ateia por aqui? É improvável que ele se formou do jeito que é agora. Em vez
disso, é provavelmente o núcleo de um planeta que teve seu manto rochoso despojado.
“Você poderia comparar GJ 367 b com um planeta semelhante à Terra com seu manto rochoso
despojado”, disse o principal autor Goffo.
“Isso pode ter implicações importantes para a formação de GJ 367 b. Acreditamos que o planeta pode
ter se formado como a Terra, com um núcleo denso feito principalmente de ferro, cercado por um manto
rico em silicato.
Algo extraordinário deve ter acontecido para o pequeno planeta perder o seu manto. “Um evento
catastrófico poderia ter arremificado seu manto rochoso, deixando o núcleo denso do planeta nu”,
explicou Goffo. As colisões entre ele e outros protoplanetas ainda formadores no início de sua vida
poderiam ter removido a camada externa do planeta.
Outra possibilidade, de acordo com Goffo, é que a pequena USP nasceu em uma região
extraordinariamente rica em ferro de um disco protoplanetário. Mas isso parece improvável.
Existe uma terceira possibilidade, e foi ponderada pela primeira vez quando os astrônomos descobriram
o G 367 ab em 2021. Pode ser o remanescente de um outrora enorme gigante de gás como Netuno.
Para que esse fosse o caso, o planeta teria se formado mais da estrela e depois migrado. Está tão perto
de sua estrela agora que a intensa irradiação da anã vermelha teria fervido a atmosfera.
O G 367 b está em uma classe muito pequena de exoplanetas chamados super-Mercuries. Sua
composição é a mesma que Mercúrio, mas eles são maiores e mais densos. (Mesmo que sejam raros,
há um sistema com dois deles.)
https://en.wikipedia.org/wiki/Gliese_367
https://www.sciencealert.com/mercury
https://www.universetoday.com/157872/two-super-mercury-exoplanets-found-in-a-single-system/
3/5
Mercúrio pode ter sofrido o mesmo destino que o G 367 b pode ter sofrido. Pode ter tido mais manto e
crosta de uma só vez, mas os impactos o removeram.
Mas mesmo entre os super-Mercuries, G 367 b se destaca. É a USP mais densa que conhecemos.
“Graças às nossas estimativas precisas de massa e raio, exploramos a potencial composição interna e
estrutura de GJ 367 b e descobrimos que se espera que ele tenha um núcleo de ferro com uma fração
de massa de 0,91”, afirma o novo artigo.
O que aconteceu neste sistema? Como G 367 b se encontrou neste estado, e tão perto de sua estrela?
Os pesquisadores também encontraram mais dois planetas neste sistema: G 367 c e d. Os astrônomos
pensam que os planetas USP são quase sempre encontrados em sistemas com múltiplos planetas,
então esta nova pesquisa fortalece isso. O TESS não conseguiu detectar estes planetas porque não
transitam a sua estrela. A equipe os encontrou em suas observações do HARPS, e sua presença limita
os possíveis cenários de formação.
“Graças às nossas observações intensivas com o espectrógrafo HARPS, descobrimos a presença de
dois planetas de baixa massa adicionais com períodos orbitais de 11,5 e 34 dias, o que reduz o número
de cenários possíveis que poderiam ter levado à formação de um planeta tão denso”, disse o co-autor
Davide Gandolfi, professor da Universidade de Turim.
Os planetas companheiros também orbitam perto da estrela, mas têm massas mais baixas. Isso coloca
pressão sobre a ideia de que qualquer um deles se formou em um ambiente rico em ferro, mas não o
elimina.
“Embora o GJ 367 b possa ter se formado em um ambiente rico em ferro, não excluímos um cenário de
formação envolvendo eventos violentos como colisões gigantes de planetas”, disse Gandolfi.
Na conclusão do seu artigo, a equipe se aprofunda um pouco mais em possíveis cenários de formação.
No cenário de formação, o disco protoplanetário em torno de Gliese 367 deve ter tido uma região que foi
enriquecida com ferro. Mas os astrônomos não sabem se esse tipo de região rica em ferro existe.
“Possíveis caminhos podem incluir a formação de material significativamente mais rica em ferro do que
se pensava estar normalmente presente em discos protoplanetários. Embora não esteja claro se os
discos com um teor de ferro relativo tão grande especificamente perto da borda interna (de onde a maior
parte do material pode ser obtida) existem.
De fato, um estudo separado de 2020 disse que seu trabalho na formação planetária “não reproduz os
enriquecimentos extremos em Fe necessários para explicar a formação de Mercúrio”. Se os modelos de
disco não conseguem explicar como o mercúrio rico em ferro se formou, eles não conseguem explicar
como o G 367 b se formou.
Em vez disso, é mais provável que o planeta fosse diferente quando se formou e, em seguida, tomou
sua forma atual ao longo do tempo.
O decapagem colisional é quando o material externo de um planeta é removido por uma ou mais
colisões. Como o material externo é menos denso do que o material interno em planetas diferenciados,
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abaf47
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abaf47
https://en.wikipedia.org/wiki/Planetary_differentiation4/5
as colisões repetidas teriam aumentado a densidade aparente do G 367 b, removendo material mais
leve.
Imagem do artista de uma colisão entre um objeto protoplanetário e um planeta do tamanho de
Mercúrio. A remoção de cola e colisões poderia ter removido as camadas externas do G 367 b,
deixando apenas um núcleo de ferro para trás. (NASA/JPL-Caltech) (em inglês)
Mas há pelo menos um problema com isso: “Nossa medição da densidade aparente de GJ 367 b)
sugere que a remoção de colisões tem que ser notavelmente eficaz na remoção de material não-ferro do
planeta se for o único processo em ação”, escrevem os autores. É extremamente eficaz, mas não
impossível.
Portanto, há três possibilidades: o planeta formado em um ambiente rico em ferro, o planeta já foi maior
e perdeu suas camadas externas através de colisões, ou o planeta é o núcleo de resto de um gigante de
gás outrora maciço que migrou muito perto de sua estrela e teve seu envelope gasoso retirado.
Talvez não tenhamos de nos contentar com um.
“É claro que todos os processos discutidos acima poderiam ter contribuído para a criação da bola de
ferro quase pura, conhecida como GJ 367 b”, escrevem os autores.
Tudo o que temos agora são possibilidades. O sistema é como um quebra-cabeça, e é até os
astrônomos para resolvê-lo. Suas propriedades incomuns o tornam um outlier e os cientistas gostam de
5/5
outliers porque os motiva a cavar mais fundo. Se nossas teorias atuais não conseguem explicar essas
ex-estranhezas, então nossas teorias precisam de refinamento.
“Este sistema multiplanetário único que hospeda essa sub-Terra de ultra-alta densidade é um alvo
extraordinário para investigar melhor os cenários de formação e migração dos sistemas da USP”,
concluem os pesquisadores.
Este artigo foi originalmente publicado pela Universe Today. Leia o artigo original.
https://www.universetoday.com/
https://www.universetoday.com/163291/this-exoplanet-is-probably-a-solid-ball-of-metal/