Dois estudos publicados recentemente na revista Nature desvendam os mistérios de WASP-107b, um exoplaneta que habita o imaginário dos astrofísicos desde que foi descoberto em 2018, no projeto Busca de Planetas de Grande Ângulo (WASP na sigla em inglês). Segundo os telescópios participantes, o 107b é um Netuno quente, mundo parecido com os gigantes gasosos do nosso Sistema Solar, porém orbitando próximo à sua estrela.
Para responder à pergunta “por que o WASP-107b é tão fofo?”, os autores de ambas as pesquisas receberam uma “ajuda” poderosa do Telescópio Espacial James Webb, cujas observações foram combinadas com as do Telescópio Espacial Hubble, ambos da NASA. A primeira descoberta foi uma quantidade baixíssima de metano (CH4) na atmosfera do planeta.
Segundo a equipe do primeiro estudo, liderados por Luis Welbanks da Universidade Estadual do Arizona (ASU), essa carência do gás indica que o interior do exoplaneta deve ser “significantemente mais quente e o núcleo muito mais massivo do que se pensava anteriormente”.
O problema do exoplaneta WASP-107b
Impressão artística do planeta fofo WASP-107 b e sua estrela-mãe.Fonte: European MIRI EXO GTO team/ ESA/NASA
A grande questão sobre WASP-107b é entender como um exoplaneta com mais de três quartos do volume do “nosso” Júpiter, consegue ter apenas um décimo da massa do gigante gasoso do Sistema Solar. Ou seja, como é que um núcleo tão pequeno consegue absorver tanto gás, e depois parar de se transformar em um Júpiter? — indaga Welbanks.
Combinando as observações das câmeras infravermelhas NIRCam e MIRI (do JWST) e da câmera de campo amplo WFC3 (do Hubble), os pesquisadores construíram um espectro de luz capaz de detectar e medir a presença de moléculas como vapor d’água (H2O), metano (CH4), dióxido de carbono (CO2), monóxido de carbono (CO), dióxido de enxofre (SO2) e amônia (NH3).
Segundo o estudo, estas descobertas sugerem que o aquecimento interno do exoplaneta é impulsionado principalmente pelo aquecimento da maré gerada pela sua órbita excêntrica. Esse processo pode afetar a química atmosférica e a estrutura interna de outros exoplanetas considerados frios (menos de 730 °C). O estudo dessas propriedades incomuns do WASP-107b inaugura compreensão sobre os exoplanetas.
Olhando o interior de um exoplaneta pela primeira vez
Se o estudo liderado por pesquisadores da ASU é focado no grande núcleo e no alto fluxo de calor interno de WASP-107b, o trabalho liderado pelo pessoal da Universidade Johns Hopkins se concentra no esgotamento generalizado de metano na atmosfera planetária, e de seu núcleo superdimensionado, que tornam o exoplaneta parecido com algodão-doce.
Concepção artística de WASP-107 b.Fonte: Roberto Molar Candanosa/Universidade Johns Hopkins
Embora olhar para o interior de um planeta a centenas de anos-luz pareça uma missão quase impossível, diz o primeiro autor do segundo estudo, “quando você conhece a massa, o raio, a composição atmosférica e o calor de seu interior, tem todas as peças necessárias para ter uma ideia do que está dentro e quão pesado é esse núcleo”, afirma David Sing, da Johns Hopkins em um comunicado à imprensa.
Aproveitando o primeiro vislumbre do interior de uma exoplaneta, oferecido pelo JWST, os autores do estudo foram capazes de descobrir “peças-chave no quebra-cabeça de como as atmosferas planetárias se comportam em condições extremas”, afirmou Sing. Para o colíder da pesquisa, Zafar Rustamkulov, essa diferença entre o superdimensionamento do planeta e seu tamanho real se deve ao aquecimento da maré.
Nesse sentido, a alta fonte de calor do núcleo planetário modifica a composição química dos gases nas camadas mais profundas de WASP-107b, mas, ao mesmo tempo, impulsiona a convecção, que transporta calor do núcleo para superfície. E esse calor pode estar “destruindo especificamente o metano e produzindo quantidades elevadas de CO2 e CO”, conclui Rustamkulov.
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