Planeta do tamanho da Terra feito de ferro sólido é encontrado orbitando uma estrela
Não podemos entender a natureza sem entender seu alcance. Isso é aparente na ciência de exoplanetas e em nossas teorias de formação planetária. Os outliers e oddballs da natureza pressionam nossos modelos e motivam os cientistas a se aprofundarem.
Gliese 367 b (ou Tahay) é certamente uma bola esquisita. É um planeta de Ultrashort Period (USP) que orbita sua estrela em apenas 7,7 horas.
Existem quase 200 outros planetas da USP em nosso catálogo de 5000+ exoplanetas, então Gliese 367 b não é único nesse sentido. Mas é um ponto fora da curva de outra forma: também é um planeta ultradenso – quase duas vezes mais denso que a Terra.
Isso significa que tem que ser quase ferro puro.
Você poderia comparar o GJ 367 b a um planeta parecido com a Terra com seu manto rochoso despojado.
Elisa Goffo, autora principal, Universidade de Turim.
Astrônomos encontraram Tahay em dados do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de 2021. Mas uma nova pesquisa no The Astrophysical Journal Letters está refinando a massa e o raio do planeta excêntrico com medições aprimoradas. Também encontrou dois irmãos para o planeta.
A pesquisa é “Companhia para a Sub-Terra de Ultra-alta Densidade, Ultra-curto Período GJ 367 b: Descoberta de Dois Planetas Adicionais de Baixa Massa a 11,5 e 34 Dias”. A autora principal é Elisa Goffo, estudante de doutorado no Departamento de Física da Universidade de Turim.
Conheça o Gliese 367 b
O TESS encontrou 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 HARPS (High-Accuracy Radial Velocity Planet Searcher) no Observatório Europeu do Sul para determinar a massa e a densidade do G 367 b.
Eles determinaram que o raio do planeta é 72% do da Terra e sua massa é 55% da Terra. Isso significa que provavelmente era um planeta de ferro, o núcleo remanescente de um planeta outrora muito maior.
Avançamos rapidamente para agora e a nova pesquisa de Goffo e seus colegas.
Eles também usaram HARPS para medir o pequeno planeta. Desta vez, eles usaram 371 observações HARPS de G 367 b. Esses resultados mostram que o planeta é ainda mais denso do que o estudo de 2021 encontrou. Em vez de 55% da massa da Terra, esta nova pesquisa revela que o planeta tem 63% da massa da Terra. Seu raio também encolheu de 72% do da Terra para 70% do da Terra.
O que se resume é que G 367 b é duas vezes mais denso que a Terra.
Como o G 367 b se formou?
É improvável que tenha se formado do jeito que está agora. Em vez disso, é provavelmente o núcleo de um planeta que teve seu manto rochoso despojado.
Você poderia comparar o GJ 367 b a um planeta semelhante à Terra com seu manto rochoso despojado. Isso pode ter implicações importantes para a formação do 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.
disse o autor principal Goffo.
Algo extraordinário deve ter acontecido para que o pequeno planeta perdesse seu manto. “Um evento catastrófico poderia ter arrancado seu manto rochoso, deixando o núcleo denso do planeta nu“, explicou Goffo. Colisões entre ele e outros protoplanetas ainda em formação no início de sua vida poderiam ter removido a camada externa do planeta.
Outra possibilidade, segundo Goffo, é que a pequena USP tenha nascido em uma região excepcionalmente rica em ferro de um disco protoplanetário. Mas isso parece improvável.
Uma terceira possibilidade existe, e foi cogitada pela primeira vez quando os astrônomos descobriram o G 367 b em 2021. Poderia ser o remanescente de um gigante gasoso outrora enorme como Netuno.
Para isso, o planeta teria se formado mais longe da estrela e depois migrado. Está tão perto de sua estrela agora que a intensa irradiação da anã vermelha teria fervido a atmosfera.
G 367 b está em uma classe muito pequena de exoplanetas chamados super-Mercuries. Sua composição é a mesma de Mercúrio, mas são maiores e mais densas. (Mesmo que sejam raros, há um sistema com dois deles.)
Mercúrio pode ter sofrido o mesmo destino que G 367 b pode ter sofrido. Poderia ter tido mais manto e crosta ao mesmo tempo, 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 composição interna potencial e a estrutura do 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.
Então, o que aconteceu nesse sistema? Como o G 367 b se encontrou nesse estado, e tão perto de sua estrela?
Os pesquisadores também encontraram mais dois planetas nesse sistema: G 367 c e d. Os astrônomos pensam que os planetas da USP são quase sempre encontrados em sistemas com vários planetas, então essa nova pesquisa fortalece isso. O TESS não conseguiu detectar esses planetas porque eles não transitam por 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 adicionais de baixa massa com períodos orbitais de 11,5 e 34 dias, que reduzem o número de possíveis cenários que podem ter levado à formação de um planeta tão denso.
disse o coautor Davide Gandolfi, professor da Universidade de Turim.
Os planetas companheiros também orbitam perto da estrela, mas têm massas mais baixas. Isso pressiona 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 de planetas gigantes“, disse Gandolfi em um comunicado à imprensa.
Na conclusão do 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 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 rico em ferro do que se pensava estar normalmente presente em discos protoplanetários. Embora não esteja claro se existem discos com um teor relativo de ferro tão grande especificamente perto da borda interna (de onde a maior parte do material pode ser obtida)“, escrevem.
Na verdade, um estudo separado de 2020 disse que seu trabalho sobre a formação de planetas “falha em reproduzir os enriquecimentos extremos em Fe necessários para explicar a formação de Mercúrio”. Se os modelos de disco não podem explicar como o Mercúrio rico em ferro se formou, eles não podem explicar como o G 367 b se formou.
Em vez disso, é mais provável que o planeta era diferente quando se formou e depois tomou sua forma atual ao longo do tempo.
O despojamento 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, colisões repetidas teriam aumentado a densidade aparente do G 367 b removendo material mais leve.
Mas há pelo menos um problema nisso:
Nossa medição da densidade aparente do GJ 367 b sugere que o stripping colisional tem que ser notavelmente eficaz na remoção de material não ferroso do planeta se for o único processo em ação. Extraordinariamente eficaz, mas não impossível.
escrevem os autores.
As possibilidades para a sua formação?
Possivelmente o planeta se formou em um ambiente rico em ferro, o planeta já foi maior e perdeu suas camadas externas por colisões, ou o planeta é o núcleo remanescente de um gigante gasoso outrora massivo que migrou muito perto de sua estrela e teve seu envelope gasoso retirado.
Talvez não tenhamos que nos contentar com um.
“É claro que todos os processos discutidos acima poderiam ter contribuído para criar a 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 cabe aos astrônomos resolvê-lo. Suas propriedades incomuns o tornam um outlier e os cientistas gostam de outliers porque os motiva a cavar mais fundo. Se nossas teorias atuais não conseguem explicar essas bizarrices, então nossas teorias precisam de refinamento.
Este sistema multiplanetário único que hospeda esta sub-Terra de densidade ultra-alta da USP é um alvo extraordinário para investigar ainda mais os cenários de formação e migração dos sistemas da USP.
concluem os pesquisadores.
O que é o TESS?
O Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) é o próximo passo na busca por planetas fora do nosso sistema solar, incluindo aqueles que poderiam suportar vida. A missão vai encontrar exoplanetas que bloqueiam periodicamente parte da luz de suas estrelas hospedeiras, eventos chamados de trânsitos. O TESS pesquisará 200.000 das estrelas mais brilhantes perto do Sol para procurar exoplanetas em trânsito.
O TESS foi lançado em 18 de abril de 2018, a bordo de um foguete SpaceX Falcon 9.
Os cientistas do TESS esperam que a missão cataloge milhares de candidatos a planetas e aumente consideravelmente o número atual de exoplanetas conhecidos. Destes, espera-se que aproximadamente 300 sejam exoplanetas do tamanho da Terra e super-Terra, que são mundos não maiores do que o dobro do tamanho da Terra. O TESS encontrará os exoplanetas mais promissores orbitando nossas estrelas mais próximas e brilhantes, dando aos futuros pesquisadores um rico conjunto de novos alvos para estudos de acompanhamento mais abrangentes.
Fonte: Este artigo foi publicado originalmente por Universe Today.
