Astrónomos descobrem uma pequena estrela com um planeta gigante que não deveria existir.

TOI-6894 b: um gigante gasoso numa anã vermelha minúscula

Uma equipa de astrónomos acabou de encontrar um planeta que, segundo os melhores modelos, provavelmente nem devia estar ali. Chamado TOI-6894 b, este planeta orbita uma anã vermelha diminuta, com apenas cerca de 20% da massa do Sol. Ainda assim, trata-se de um gigante gasoso, aproximadamente do tamanho de Saturno e com metade da sua massa.

A teoria dominante para a formação de planetas gigantes chama-se acumulação do núcleo. Em termos simples, um núcleo rochoso vai crescendo dentro do disco de gás e poeira que envolve uma estrela jovem.

Quando esse núcleo atinge dimensões suficientes, começa a atrair enormes quantidades de gás e, desse processo, nasce um planeta gigante. Mas este mecanismo exige muitos elementos pesados; como poeira, rocha e outros materiais sólidos, e as estrelas de menor massa tendem a ter discos muito mais pequenos e com muito menos destes ingredientes essenciais.

Como vários estudos tinham previsto que estrelas tão pequenas simplesmente não conseguiriam formar planetas gigantes, esta descoberta altera as expectativas sobre onde mundos massivos podem surgir e sugere que estes corpos poderão ser comuns em torno das estrelas mais pequenas.

TOI-6894 b gigante gasoso numa anã vermelha: a descoberta

TOI-6894 é uma estrela anã vermelha fria, que emite muito menos luz do que o Sol. Mesmo assim, o seu companheiro, TOI-6894 b, é um mundo gasoso inchado, cujo raio ultrapassa o de Saturno, embora a sua massa seja apenas metade.

A descoberta surgiu de uma análise aos dados do Satélite de Inquérito de Exoplanetas em Trânsito (TESS).

“Fiquei muito entusiasmado com esta descoberta. Inicialmente, procurei nas observações do TESS mais de 91 000 estrelas anãs vermelhas de baixa massa, em busca de planetas gigantes”, afirmou o autor principal, Edward Bryant, um astrónomo que concluiu este trabalho no Mullard Space Science Laboratory da UCL e na Universidade de Warwick.

“Depois, com observações obtidas por um dos maiores telescópios do mundo, o VLT do ESO, descobri o TOI-6894 b, um planeta gigante em trânsito à frente da estrela de menor massa conhecida até hoje a albergar um planeta deste tipo.

“Nós não esperávamos que planetas como o TOI-6894 b pudessem formar-se à volta de estrelas com massa tão baixa. Esta descoberta será uma pedra angular para compreender os limites extremos da formação de planetas gigantes.”

Desajuste entre estrela e planeta

A estrela hospedeira é 60% mais pequena do que a estrela seguinte mais diminuta conhecida por acolher um gigante gasoso em trânsito. Só esse dado obriga os astrónomos a rever as estimativas sobre as populações planetárias.

“A maior parte das estrelas da nossa galáxia são, na realidade, estrelas pequenas exatamente como esta, com baixa massa e que antes se pensava não poderem albergar planetas gigantes gasosos”, disse Daniel Bayliss, coautor e astrofísico da Universidade de Warwick.

“Por isso, o facto de esta estrela ter um planeta gigante tem implicações importantes para o número total de planetas gigantes na nossa Galáxia”, concluiu Bayliss.

TOI-6894 b continua a ser um enigma

A teoria padrão da acumulação do núcleo tem dificuldade em explicar o novo objeto. As estrelas de baixa massa deveriam possuir discos finos, incapazes de construir núcleos planetários suficientemente robustos antes de o gás se dispersar.

“É uma descoberta intrigante. Nós, de facto, não percebemos como é que uma estrela com tão pouca massa pode formar um planeta tão massivo!”, disse Vincent Van Eylen, coautor e especialista em exoplanetas na UCL.

“Este é um dos objetivos da procura de mais exoplanetas. Ao encontrarmos sistemas planetários diferentes do nosso Sistema Solar, conseguimos testar os nossos modelos e compreender melhor como se formou o nosso próprio Sistema Solar.”

A equipa analisou dois caminhos alternativos. “Tendo em conta a massa do planeta, o TOI-6894 b poderá ter-se formado através de um processo intermédio de acumulação do núcleo”, explicou Bryant.

Em alternativa, o planeta pode ter nascido quando um disco gravitacionalmente instável se fragmentou sob o efeito da própria gravidade, levando o gás e a poeira a colapsar e a formar um planeta. No entanto, nenhum destes cenários se ajusta na perfeição aos dados atuais, mantendo em aberto a origem do planeta.

Emergiram detalhes do gigante gasoso

TOI-6894 b orbita a uma distância que deixa a sua atmosfera fria, segundo os padrões dos exoplanetas. A temperatura de equilíbrio estimada é apenas 420 Kelvin.

“Com base na radiação estelar recebida pelo TOI-6894 b, esperamos que a atmosfera seja dominada por química do metano, algo extremamente raro de identificar”, afirmou Amaury Triaud, coautor e astrofísico da Universidade de Birmingham.

As temperaturas poderão permitir que a amónia seja detetada pela primeira vez numa atmosfera de exoplaneta.

“O TOI-6894 b apresenta-se provavelmente como um exoplaneta de referência para o estudo de atmosferas dominadas pelo metano e como o melhor ‘laboratório’ para estudar uma atmosfera planetária com carbono, azoto e oxigénio fora do Sistema Solar”, observou Triaud.

Essa promessa já valeu ao planeta um lugar na fila de observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST). Os espectros do próximo ano poderão revelar o equilíbrio dos gases e a profundidade das nuvens, esclarecendo a formação do planeta.

TOI-6894 b abre novas vias de procura em anãs vermelhas

“Este sistema coloca um novo desafio aos modelos de formação planetária”, disse Andrés Jordán, coautor e astrofísico da Universidade Adolfo Ibáñez. “Oferece um alvo muito interessante para observações de seguimento, de forma a caracterizar a sua atmosfera.”

“O nosso trabalho permitiu-nos contribuir de forma significativa para uma melhor compreensão da frequência com que estrelas pequenas conseguem formar planetas gigantes, e estamos a disponibilizar alvos privilegiados para acompanhamento com plataformas espaciais.”

Cada nova medição de TOI-6894 b irá afinar essas estatísticas. Se muitas anãs vermelhas escuras abrigarem planetas semelhantes, a Via Láctea poderá conter mais gigantes gasosos do que o esperado.

Por agora, este novo mundo serve de lembrete de que a formação planetária continua a ser flexível - e por vezes surpreendentemente ousada -, independentemente da modéstia da estrela-mãe.

Esta investigação foi liderada por investigadores da Universidade de Warwick, do Mullard Space Science Laboratory da Universidade College London (UCL), da Universidade de Birmingham e de outros parceiros.

Crédito da imagem: Universidade de Warwick/Mark Garlick