Estudo de exoplaneta sugere o que pode acontecer com Júpiter e Saturno quando o Sol se tornar uma anã branca

Compartilhar matériaObservações podem oferecer novas pistas sobre como um exoplaneta gigante sobreviveu à morte violenta de sua estrela hospedeira — e passou a orbitar de perto seus remanescentes estelares.

As descobertas podem servir como uma prévia do destino que pode aguardar os maiores planetas do nosso sistema solar — como os gigantes gasosos Júpiter e Saturno — quando o Sol morrer daqui a 5 bilhões de anos.

Em 2020, astrônomos detectaram um planeta intrigante do tamanho de Júpiter orbitando uma estrela anã branca morta. Localizado a 80 anos-luz da Terra , o WD 1856 b é sete vezes maior que sua estrela, que tem o tamanho da Terra.

“Este é um dos sistemas planetários mais bizarros que conhecemos”, disse o Dr. Christopher O'Connor, coautor de um estudo publicado na quarta-feira na revista Nature , que detalhou as observações. O'Connor é um pesquisador de pós-doutorado que estuda astrofísica e dinâmica estelar e planetária no Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica da Universidade Northwestern.

WD 1856 b completa uma órbita ao redor da estrela morta a cada 34 horas e está a menos de 3 milhões de quilômetros (2 milhões de milhas) de sua estrela hospedeira.

Quando uma estrela massiva semelhante ao Sol esgota o hidrogênio em seu núcleo, ela se expande para mais de 100 vezes o seu tamanho original antes de colapsar em uma densa anã branca. Dada a proximidade de WD 1856 b com sua estrela — 50 vezes mais perto do que a Terra está do nosso Sol — os astrônomos não tinham certeza de como o planeta sobreviveu à destruição de sua hospedeira.

Para reconstituir a improvável jornada de sobrevivência de WD 1856 b, O'Connor e seus colegas usaram o Telescópio Espacial James Webb para capturar as imagens mais recentes do planeta e medir sua atmosfera, massa e temperatura. Quase todas as descobertas da equipe foram inesperadas — e sugeriram que planetas gigantes podem sobreviver à morte de suas estrelas hospedeiras de maneiras antes consideradas impossíveis.

A órbita apertada do planeta e os tamanhos relativos desproporcionais de WD 1856 b e sua estrela hospedeira motivaram O'Connor e seus colegas a investigar mais a fundo.

“Para um astrofísico teórico, encontrar um objeto estranho localizado onde 'não deveria estar' parece um convite do universo para usar a criatividade na busca de uma explicação”, escreveu O'Connor em um e-mail.

Mas fazer observações com o Webb foi um desafio. A equipe teve poucas chances de observar um trânsito, ou seja, a queda no brilho da estrela quando um planeta passa em frente à sua estrela. Anãs brancas mortas são muito mais fracas do que as estrelas que hospedam planetas, normalmente observadas com o Webb, disse a coautora do estudo, Victoria Boehm, estudante de pós-graduação no departamento de astronomia da Universidade Cornell.

“Para complicar ainda mais as coisas, o trânsito do planeta dura apenas 8 minutos, então é praticamente impossível não ver se você pisca”, disse Boehm em um comunicado. “Capturar luz suficiente para ver o espectro de WD 1856 b, e ao mesmo tempo fazer isso rápido o bastante para não perder o trânsito, é algo que só o Webb consegue fazer.”

Mas o espectro, ou seja, os dados captados quando a luz da estrela passou pela atmosfera do planeta, revelou informações até então desconhecidas sobre WD 1856 b.

A equipe determinou que o planeta tem entre quatro e onze vezes a massa de Júpiter.

A luz infravermelha emitida por WD 1856 b sugeriu que ela tem uma temperatura de cerca de 260 graus Fahrenheit (127 graus Celsius) — cerca de 240 graus mais quente do que se estivesse sendo aquecida apenas pela estrela morta.

“Foi isso que realmente nos colocou no caminho certo para descobrir a história do planeta a partir de nossos dados”, disse O'Connor.

A equipe combinou as novas medições com modelos de como planetas gigantes como Júpiter e Saturno esfriam ao longo do tempo, o que ocorre a uma taxa previsível relacionada à sua massa.

Os resultados mostraram que o planeta originalmente orbitava a estrela a partir de uma distância muito maior e mais segura. Mas WD 1856 b aqueceu durante sua migração para o interior da estrela após sua morte.

Os pesquisadores têm duas teorias concorrentes sobre como a WD 1856 b acabou em sua órbita atual, tão próxima da órbita real.

O “modelo de engolfamento” sugere que o planeta foi, na verdade, engolido pela estrela hospedeira enquanto aumentava de tamanho antes de morrer, mas conseguiu sobreviver, disse O'Connor. O “modelo de interação gravitacional”, por sua vez, propõe que WD 1856 b escapou da agonia da estrela, mas a influência gravitacional de outros objetos no sistema o empurrou para mais perto da anã branca, acrescentou ele.

“Em qualquer uma das situações, há motivos para acreditar que o planeta se aqueceria internamente como um subproduto do violento processo de migração”, disse O'Connor. “No primeiro cenário, esperaríamos que a migração e o aquecimento tivessem ocorrido simultaneamente à morte da estrela hospedeira, ou cerca de seis bilhões de anos atrás. No segundo cenário, isso pode acontecer bilhões de anos depois, devido ao caos das interações gravitacionais.”