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Webb da NASA estuda como o planeta sobreviveu à morte de sua estrela
O Telescópio Espacial James Webb da NASA está nos dando uma nova visão sobre o futuro distante de sistemas solares como o nosso, à medida que a agência continua a revelar os segredos do universo e o nosso lugar nele. Há milhares de milhões de anos, uma estrela semelhante ao Sol, perto do fim da sua vida, aumentou tremendamente de tamanho para se tornar uma estrela gigante vermelho antes de ejetar suas camadas externas, deixando um núcleo remanescente quente conhecido como anã branca. Sendo uma gigante vermelha, a estrela deveria ter engolido e destruído todos os planetas próximos. No entanto, os astrónomos descobriram um exoplaneta do tamanho de Júpiter que orbita a anã branca a cada 34 horas, a uma distância de menos de 3 milhões de quilómetros.
Para resolver o mistério de como este exoplaneta sobreviveu, uma equipa internacional de astrónomos utilizou o Telescópio Espacial James Webb da NASA para observar o exoplaneta WD 1856 b, do tamanho de Júpiter, a transitar pela sua estrela hospedeira, medindo a temperatura do planeta e detetando moléculas na sua atmosfera. Eles descobriram que o planeta é significativamente mais quente do que o esperado e determinaram como provavelmente atingiu a sua órbita muito estreita em torno da estrela anã branca. Os resultados são uma janela para o futuro de planetas como Júpiter após a morte do Sol, daqui a milhares de milhões de anos.
Os resultados foram publicados quarta-feira na revista Natureza.
WD 1856 b foi descoberto em 2020 por cientistas usando o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA e o aposentado Telescópio Espacial Spitzer. Ele orbita a anã branca WD 1856+534, localizada a cerca de 80 anos-luz da Terra. “O planeta tem aproximadamente o tamanho de Júpiter, mas a anã branca que orbita é do tamanho da Terra, por isso o planeta é sete vezes maior que a sua estrela”, disse o principal autor do estudo, Ryan MacDonald, da Universidade de St.
WD 1856 b orbita extremamente perto de sua estrela hospedeira, uma distância 50 vezes mais próxima do que a Terra orbita o Sol. Se WD 1856 b estivesse orbitando originalmente a essa distância, teria sido obliterado enquanto a estrela era uma gigante vermelha. Como sobreviveu à morte da sua estrela hospedeira e acabou na sua posição atual?
O exoplaneta WD 1856 b, mostrado neste conceito artístico, é um gigante gasoso que orbita a sua estrela a uma distância 50 vezes mais próxima do que a Terra orbita o Sol. Observações do Telescópio Espacial James Webb da NASA determinaram a temperatura do planeta e detectaram moléculas em sua atmosfera.
Obra: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
O novo estudo usou Webb para observar o planeta passando em frente à sua estrela. Este trânsito rendeu informações únicas sobre a massa do planeta, que é entre quatro e onze vezes a massa de Júpiter.
A equipe também conseguiu determinar a temperatura do planeta. Durante o trânsito, a luz da estrela foi parcialmente bloqueada, mas a luz infravermelha foi menos reduzida do que outros comprimentos de onda. A diferença foi a luz infravermelha emitida pelo planeta a partir de seu próprio calor. Os dados indicaram que o planeta tem uma temperatura de cerca de 126 graus Celsius (260 graus Fahrenheit) – significativamente mais quente do que seria se a sua única fonte de calor fosse a luz da anã branca. Esta descoberta intrigante acabou por ser o facto chave que provou como o planeta deve ter alcançado a sua órbita actual.
Christopher O’Connor, da Northwestern University, em Illinois, co-autor do artigo, foi responsável por rastrear a temperatura do planeta no tempo. O’Connor disse: “A grande questão é como o WD 1856 b acabou onde está hoje, e há duas teorias. Uma é que o planeta foi engolido pela estrela hospedeira enquanto morria e conseguiu sobreviver no interior. A outra é que a migração ocorreu devido ao efeito gravitacional de outros objetos no sistema. A anã branca faz parte de um sistema estelar triplo, e as estrelas companheiras podem ter influenciado a órbita do WD 1856 b.”
Os pesquisadores perceberam que não havia nenhuma fonte de energia presente para gerar esse calor hoje, então deve ser energia residual de uma época anterior, quando o planeta estava aquecido. Usando modelos de como objetos subestelares como o WD 1856 b esfriam ao longo do tempo, juntamente com os novos dados de Webb, a equipe foi capaz de projetar sua temperatura no tempo e deduzir há quanto tempo o aquecimento deve ter acontecido. O momento é fundamental para determinar se o aquecimento ocorreu devido ao fato de ter sido engolfado pela gigante vermelha ou ocorreu durante uma migração para dentro.
Eles concluíram que o aquecimento provavelmente aconteceu entre 3 e 5,5 bilhões de anos depois que a estrela se tornou uma anã branca. Neste cenário, o planeta estava numa órbita ampla que o manteve a salvo da estrela durante a sua fase destrutiva de gigante vermelha, e só migrou para a sua localização actual mais tarde. “À medida que o planeta se moveu para dentro, as suas interações com a forte gravidade da anã branca terão provocado um aquecimento considerável, e tem estado a arrefecer desde então,” disse O’Connor.
A luz da estrela ao passar pela atmosfera do planeta também captou informações sobre sua composição química. “Vimos as assinaturas reveladoras de pequenas partículas de nuvens e hidrocarbonetos, muito provavelmente metano, que é a primeira vez que vimos uma atmosfera num planeta em trânsito por uma estrela morta”, disse a co-autora Victoria Boehm, da Universidade Cornell. “Recentemente, observamos mais quatro trânsitos de WD 1856 b com Webb para examinar mais profundamente sua química atmosférica e mal podemos esperar para ver os resultados.”
O Telescópio Espacial James Webb da NASA mediu os constituintes do exoplaneta WD 1856 b quando este passou em frente da sua estrela, encontrando sinais de metano. WD 1856 b orbita uma estrela anã branca do tamanho da Terra. Como resultado, o planeta bloqueia mais da metade da luz da estrela.
Ilustração: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
Em aproximadamente cinco mil milhões de anos, o Sol ficará sem combustível de hidrogénio no seu núcleo e inchará mais de 100 vezes maior do que é agora, transformando-se numa estrela gigante vermelha. Ela então eliminará suas camadas externas e terminará sua vida como uma estrela anã branca. Mercúrio, Vênus e possivelmente a Terra serão destruídos pela gigante vermelha. No entanto, o destino dos planetas mais distantes, particularmente dos gigantes gasosos, não é claro. Encontrar e estudar planetas em órbita em torno dos restos de estrelas semelhantes ao Sol após a sua morte é um meio de aprender o que poderá acontecer no nosso próprio sistema solar num futuro distante.
“Estamos habituados a olhar para trás no tempo quando usamos telescópios, mas esta é a primeira vez que conseguimos prever o que poderá acontecer aos planetas exteriores em torno do remanescente de uma estrela semelhante ao Sol,” disse MacDonald. “É como usar uma máquina do tempo para perscrutar o futuro distante do nosso sistema solar.”
O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciências espaciais do mundo. Webb está resolvendo mistérios em nosso sistema solar, olhando além, para mundos distantes em torno de outras estrelas, e investigando as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com os seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e CSA (Agência Espacial Canadense).
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