Exoplaneta TOI-1853b: Colisão Gigante

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Super o estoplaneta está mais denso do que o aço, dizem
cientistas
Simulação de um impacto gigante entre dois planetas. (Jingyao Dou)
Um exoplaneta recém-descoberto tem características tão peculiares que os astrônomos pensam que
deve ter experimentado uma colisão gigante em algum momento do seu passado.
O TOI-1853b é um exoplaneta apenas um pouco menor que o de Netuno, mas quase duas vezes mais
denso que a Terra, sugerindo uma composição rica em rocha que é difícil de explicar através da
formação normal de planetas e canais de evolução.
Em vez disso, uma equipe – liderada pelo físico Luca Naponiello, da Universidade de Roma, Tor
Vergata, na Itália, e da Universidade de Bristol, no Reino Unido – acredita que já foi o núcleo de um
mundo muito maior e gasoso que perdeu sua atmosfera por meio de violência extrema.
“Este planeta é muito surpreendente! Normalmente, esperamos que os planetas se formando com tanta
rocha se tornem gigantes gasosos como Júpiter, que têm densidades semelhantes à água”, explica o
físico Jingyao Dou, da Universidade de Bristol.
“O TOI-1853b é do tamanho de Netuno, mas tem uma densidade maior que o aço. Nosso trabalho
mostra que isso pode acontecer se o planeta tiver sofrido colisões planetárias planetárias extremamente
energéticas durante sua formação. Essas colisões removeram parte da atmosfera mais leve e da água,
deixando um planeta substancialmente enriquecido com rochas e alta densidade.
https://www.bristol.ac.uk/news/2023/august/new-planet.html
https://exoplanets.nasa.gov/what-is-an-exoplanet/overview/
https://www.sciencealert.com/the-weirdest-facts-about-jupiter
https://www.bristol.ac.uk/news/2023/august/new-planet.html
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Impressão artística de um exoplaneta no deserto de Neptunian. (Ricardo Ramirez/Universidade
de Warwick)
O TOI-1853b é uma raridade entre os exoplanetas. Ele fica solidamente em uma lacuna conhecida como
o deserto de Netuno - um mundo em torno do tamanho de Netuno, em uma órbita próxima com sua
estrela.
Apenas um pequeno punhado de mundos que se encaixam nesta descrição foram encontrados, dos
mais de 5.500 exoplanetas confirmados até à data. Descobrir por que há tão poucos exoplanetas no
deserto de Netuno nos ajudaria a entender melhor a formação e a evolução planetárias.
TOI-1853b é 3,46 vezes o raio da Terra; Netuno é 3,88 raios terrestres. Mas as semelhanças
praticamente terminam aí. O exoplaneta orbita sua estrela hospedeira, uma anã laranja em torno de 80
por cento do tamanho do Sol, uma vez a cada 1,24 dias. Embora seu raio não estique a imaginação
muito longe, sua massa é verdadeiramente desconcertante: 73,2 vezes a massa da Terra. Netuno tem
apenas 17,15 massas terrestres.
Nesse tamanho e massa, a equipe calcula, o TOI-1853b tem uma densidade de 9,7 gramas por
centímetro cúbico. Isso é selvagem. Neptuno tem uma densidade média de 1,64 gramas por centímetro
cúbico. A média da Terra é de 5,15 gramas. O ferro tem uma densidade de 7,87 gramas por centímetro
cúbico, e a densidade do aço é aproximadamente a mesma.
A densidade de Netuno é muito baixa porque tem uma atmosfera espessa e estendida. O que a
densidade do TOI-1853b nos diz é que sua composição deve ter muitos materiais mais densos, e não
muita atmosfera. (Além disso, a densidade do núcleo da Terra é de até 13 gramas; o material dentro de
um corpo maciço é comprimido por toda a massa em cima dele, de modo que sua densidade aumenta.)
Naponiello e sua equipe realizaram simulações para determinar como na galáxia um planeta poderia vir
a ser assim. Eles descobriram que a explicação mais provável é um impacto de alta velocidade entre
https://warwick.ac.uk/newsandevents/pressreleases/the_first_ultra/
https://en.wikipedia.org/wiki/Neptunian_Desert
https://exoplanets.nasa.gov/
https://exoplanets.nasa.gov/
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/neptunefact.html
https://en.wikipedia.org/wiki/K-type_main-sequence_star
https://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/neptunefact.html
https://www.ga.gov.au/education/classroom-resources/minerals-energy/australian-mineral-facts/iron
https://www.ucl.ac.uk/seismin/explore/Earth.html
https://physics.stackexchange.com/questions/184032/what-is-the-pressure-at-the-center-of-the-earth-or-a-neutron-star
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dois exoplanetas massivos e ainda formadores que os esmagaram juntos e ejetaram a atmosfera.
Dois cenários de formação diferentes para o TOI-1853b. (Napionello et al., Natureza, 2023)
“Nossa contribuição para o estudo foi modelar impactos gigantes extremos que poderiam potencialmente
remover a atmosfera mais leve e a água / gelo do planeta original maior, a fim de produzir a densidade
extrema medida”, diz o físico Phil Carter, da Universidade de Bristol.
“Descobrimos que o corpo planetário inicial provavelmente precisaria ser rico em água e sofrer um
impacto gigante extremo a uma velocidade superior a 75 quilômetros por segundo para produzir o TOI-
1853b, como é observado”.
A equipe planeja realizar observações de acompanhamento para procurar vestígios de uma atmosfera
em torno do TOI-1853b e analisar sua composição, para determinar se seu cenário de colisão é
provável.
Curiosamente, outro, um exoplaneta semelhante acaba de ser encontrado por outro grupo de cientistas.
O TOI-332b é 3,2 raios terrestres, 57,2 massas terrestres, em uma órbita de 18,72 horas em torno de
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06499-2
https://www.bristol.ac.uk/news/2023/august/new-planet.html
https://www.bristol.ac.uk/news/2023/august/new-planet.html
https://arxiv.org/abs/2308.12137
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uma anã laranja, e tem uma densidade de 9,6 gramas por centímetro cúbico. Talvez as duas equipes
separadas possam combinar seus esforços.
“Nós não tínhamos investigado anteriormente tais impactos gigantes extremos, pois eles não são algo
que esperávamos”, diz o físico Zoe Leinhardt, da Universidade de Bristol.
“Há muito trabalho a ser feito para melhorar os modelos de materiais que estão subjacentes às nossas
simulações e para ampliar a gama de impactos gigantes extremos modelados.”
A pesquisa foi publicada na Nature.
https://www.bristol.ac.uk/news/2023/august/new-planet.html
https://www.bristol.ac.uk/news/2023/august/new-planet.html
https://www.nature.com/articles/s41586-023-06499-2