Planet Evolution revela como mundos de mini-Netuno se transformam em superterras

Planet Evolution revela como mundos de mini-Netuno se transformam em superterras

9 de fevereiro de 2022 0 Por Jonas Estefanski
Compartilhar:

Os astrônomos identificaram dois mini-Netunos que, sob a influência da radiação de suas estrelas, estão perdendo atmosferas ativamente e se transformando em super-Terras.

Exoplanetas perto do Sistema Solar

Entre os exoplanetas próximos ao Sol, predominam objetos com um raio de 1 a 4 raios terrestres, chamados sub-Netunos. Pequenos sub-Netunos (1-1,7 raios terrestres) podem ter uma composição de massa semelhante à da Terra e passaram a ser designados como super-Terras, enquanto sub-Netunos maiores (2-3 raios terrestres) tornaram-se mini-Netunos.

Estes últimos apresentam baixa densidade aparente, indicando a presença de cascas externas ricas em voláteis. Ambas as populações sub-Netuno criam dois picos na distribuição de exoplanetas, separados por uma lacuna onde apenas alguns exoplanetas são conhecidos.

Supõe-se que os sub-Netunos inicialmente tinham conchas ricas em hidrogênio, que foram então arrancadas dos exoplanetas menos massivos e mais fortemente expostos desse tipo à poderosa radiação de suas estrelas. A fotoevaporação pode ser o mecanismo de remoção da atmosfera, ou planetas jovens podem perder sua atmosfera devido à sua própria luminosidade interna.

No entanto, é possível que os sub-Netunos não tenham perdido sua atmosfera, mas inicialmente não tenham acumulado gás em seus núcleos se a massa dos núcleos fosse pequena. Também é possível que alguns mini-Netunos tenham conchas externas ricas em água em vez de hidrogênio, alterando drasticamente a taxa de perda atmosférica.

Novos conhecimentos sobre mini-Netunos

Duas equipes de cientistas lideradas por Michael Zhang, do Instituto de Tecnologia da Califórnia, publicaram os resultados de uma análise de observações de três mini-Netunos usando o Observatório Keck terrestre e os telescópios espaciais Hubble, ROSAT e XMM-Newton.

O objetivo dos cientistas era observar os trânsitos de exoplanetas pelo disco de sua estrela e comparar os dados observacionais com modelos para verificá-los.

O primeiro alvo de observações foi a jovem estrela semelhante ao Sol HD 63433 (414 milhões de anos), perto do Sol (73 anos-luz), que faz parte do grupo móvel da Ursa Maior. A estrela exibe uma luminosidade de raios-X excepcionalmente alta e tem dois mini-Netunos.

O raio de HD 63433c é estimado em 2,67 raios da Terra, e o ano dura 20,5 dias. O raio de HD 63433b é estimado em 2,15 raio da Terra, e um ano dura 7,1 dias.

Os cientistas determinaram que os planetas são muito diferentes uns dos outros. O HD 63433c poderia atualmente reter uma atmosfera primária de hidrogênio e hélio, enquanto o HD 63433b não existe mais. A taxa de perda de massa é estimada em 0,11 massas solares por bilhão de anos (para HD 63433c) e 0,35 massas solares por bilhão de anos (para HD 63433b).

O hidrogênio próximo ao planeta exterior se move a uma velocidade de 50 quilômetros por segundo, e o envelope gasoso ao seu redor é 12 vezes o raio do exoplaneta. Quanto ao planeta interior, se for um núcleo rochoso, deve ser incomumente massivo, mas um exoplaneta também pode ser rico em água e ter uma atmosfera composta por moléculas de alta massa. Observações futuras com a ajuda de Hubble e James Webb ajudarão a estabelecer isso.

O segundo objetivo de observação foi uma estrela anã jovem (600 milhões de anos) HD 73583 de tipo espectral K, localizada a uma distância de 103 anos-luz do Sol. Dois mini-Netunos giram em torno dele.

As observações permitiram aos astrônomos estabelecer que o exoplaneta interno TOI 560.01 (HD 73583b), que tem um raio de 2,8 raios terrestres e um período orbital de 6,4 dias, está perdendo sua atmosfera. O hélio próximo a ele se move a uma velocidade de 20 quilômetros por segundo, e o envelope gasoso ao redor do exoplaneta é 3,5 vezes seu raio.

HD 73583b está perdendo hélio a uma taxa de 0,22 massas solares por bilhão de anos, e os cientistas acreditam que está em um estágio crítico em sua evolução, quando os mini-Netunos estão se transformando em super-Terras.