Planeta sobrevive à expansão de sua estrela

Bilhões de anos atrás, uma estrela semelhante ao Sol próxima do fim de sua vida cresceu tremendamente até se tornar uma gigante vermelha antes de ejetar suas camadas externas, deixando um núcleo quente e remanescente conhecido como anã branca. Como uma gigante vermelha, a estrela deveria ter engolido e destruído quaisquer planetas próximos. No entanto, astrônomos encontraram um exoplaneta do tamanho de Júpiter orbitando a anã branca a cada 34 horas, a uma distância inferior a 3 milhões de quilômetros. Para resolver o mistério de como esse exoplaneta sobreviveu, uma equipe internacional de astrônomos usou o Telescópio Espacial James Webb da NASA para observar o exoplaneta WD 1856 b, do tamanho de Júpiter, transitar sua estrela hospedeira, medindo a temperatura do planeta e detectando moléculas em sua atmosfera. Eles descobriram que o planeta é significativamente mais quente do que o esperado e determinaram como provavelmente alcançou sua órbita muito apertada ao redor da anã branca. Os resultados são uma janela para o futuro de planetas como Júpiter após a morte do Sol, bilhões de anos no futuro. O WD 1856 b foi descoberto em 2020 por cientistas usando o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA e o telescópio espacial Spitzer aposentado. Ela orbita a anã branca WD 1856+534, localizada a cerca de 80 anos-luz da Terra. "O planeta tem aproximadamente o tamanho de Júpiter, mas a anã branca que orbita tem o tamanho da Terra, então o planeta é sete vezes maior que sua estrela", disse o autor principal Ryan MacDonald, da Universidade de St. Andrews, no Reino Unido. WD 1856 b orbita extremamente próximo à estrela hospedeira, uma distância 50 vezes mais próxima do que a Terra orbita o Sol. Se WD 1856 b originalmente estivesse orbitando a essa distância, teria sido obliterado enquanto a estrela era uma gigante vermelha. Como ele sobreviveu à morte de sua estrela hospedeira e acabou na posição atual?

O novo estudo usou Webb para observar o planeta passando em frente à sua estrela. Esse trânsito forneceu informações únicas sobre a massa do planeta, que está entre quatro e onze vezes a massa de Júpiter. A equipe também conseguiu determinar a temperatura do planeta. Durante o trânsito, a luz da estrela foi parcialmente bloqueada, mas a luz infravermelha foi reduzida menos do que em outros comprimentos de onda. A diferença era a luz infravermelha emitida pelo planeta pelo próprio calor. Os dados indicaram que o planeta tem uma temperatura de cerca de 126 graus Celsius — significativamente mais quente do que seria se sua única fonte de calor fosse a luz da anã branca. Essa descoberta intrigante acabou sendo o fato-chave que provou como o planeta deve ter alcançado sua órbita atual.

Christopher O'Connor, da Northwestern University em Illinois, coautor do artigo, foi responsável por traçar a temperatura do planeta no tempo. O'Connor disse: "A grande questão é como o WD 1856 b chegou onde está hoje, e existem duas teorias. Uma delas é que o planeta foi engolido pela estrela hospedeira enquanto ela morria, e conseguiu sobreviver por dentro. A outra é que a migração ocorreu devido ao efeito gravitacional de outros objetos no sistema. A anã branca faz parte de um sistema estelar triplo, e as estrelas companheiras podem ter influenciado a órbita de WD 1856 b."

Os pesquisadores perceberam que hoje não havia fonte de energia para gerar esse calor, então deve ser energia residual de um período anterior em que o planeta era aquecido. Usando modelos de como objetos subestelares como WD 1856 b esfriam ao longo do tempo, juntamente com os novos dados de Webb, a equipe conseguiu projetar sua temperatura de volta no tempo e deduzir há quanto tempo o aquecimento deve ter ocorrido. O momento é fundamental para determinar se o aquecimento foi causado por ter sido engolido pela gigante vermelha ou se ocorreu durante uma migração para dentro

Eles concluíram que o aquecimento provavelmente ocorreu entre 3 e 5,5 bilhões de anos após a estrela se tornar uma anã branca. Nesse cenário, o planeta estava em uma órbita ampla que o manteve seguro da estrela durante sua fase destrutiva de gigante vermelha, e só migrou para sua localização atual mais tarde. "À medida que o planeta se moveu para dentro, suas interações com a forte gravidade da anã branca fizeram com que ele aquecesse consideravelmente, e desde então vem esfriando", disse O'Connor.

A luz da estrela que passa pela atmosfera do planeta também captou informações sobre sua composição química. "Vimos as assinaturas características de pequenas partículas de nuvem e hidrocarbonetos, provavelmente metano, o que é a primeira vez que vimos uma atmosfera em um planeta transitando por uma estrela morta", disse a coautora Victoria Boehm, da Universidade Cornell. "Recentemente observamos mais quatro trânsitos do WD 1856 b com Webb para analisar mais a fundo sua química atmosférica e mal podemos esperar para ver os resultados."

Fonte: NASA.