Dois planetas super-puff TOI-791 b e TOI-791 c desafiam a ciência

Há planetas tão fora do comum que obrigam os cientistas a voltar a pensar no que julgavam saber sobre o universo. Dois mundos recentemente confirmados encaixam exactamente nessa categoria.

Ambos têm dimensões próximas das de Júpiter, mas são tão leves, apesar de tão grandes, que a sua densidade fica abaixo da do algodão-doce.

Estes objectos são conhecidos como planetas super-puff. Há anos que a comunidade científica tenta explicar esta estranheza: como é possível terem um raio tão grande para uma massa tão pequena.

Dois planetas super-puff

Os dois planetas, designados TOI-791 b e TOI-791 c, pertencem a um sistema estelar situado a cerca de 1,110 anos-luz da Terra, na constelação de Volans.

Acredita-se que se tenham formado ao mesmo tempo e que exista interacção entre as suas órbitas. Embora tenham aproximadamente o tamanho de Júpiter, as suas densidades são extraordinariamente baixas.

A densidade de TOI-791 b é 0.038 gramas por centímetro cúbico, enquanto a de TOI-791 c é 0.047 gramas por centímetro cúbico.

Júpiter tem uma densidade de 1.33 gramas por centímetro cúbico. Isto significa que Júpiter é 28 a 35 vezes mais denso do que estes dois planetas recém-encontrados.

Até o algodão-doce tem uma densidade de 0.05 gramas por centímetro cúbico, ao passo que a Terra apresenta 5.5 gramas por centímetro cúbico.

“Só se conhece um pequeno número destes planetas super-puff, e é ainda mais raro encontrar dois no mesmo sistema”, afirmou o autor principal do estudo, Dr. George Dransfield, da Universidade de Oxford.

“As suas densidades extremamente baixas tornam-nos alvos fascinantes para compreender como os sistemas planetários se formam e evoluem.”

Uma rara dança orbital

Estes dois planetas são mais do que simples vizinhos. Os cientistas consideram que terão nascido a partir do mesmo disco de gás e poeira que envolvia a estrela quando era jovem.

Além disso, ambos orbitam a sua estrela segundo o que os astrónomos chamam uma ressonância de movimento médio 5:3.

Na prática, por cada cinco órbitas realizadas pelo planeta mais próximo da estrela, o segundo completa quase três.

Como consequência, este padrão orbital leva-os a exercer atracção gravitacional mútua e altera o ritmo dos seus trânsitos observados à frente do disco da estrela.

Cientistas cidadãos à procura de exoplanetas

O TOI-791 b e o TOI-791 c foram inicialmente assinalados como candidatos a planetas em 2019 e 2023, através do programa de ciência cidadã Caçadores de Planetas TESS.

Os voluntários analisaram dados recolhidos pelo Satélite de Prospeção de Exoplanetas por Trânsito (TESS), operado pela NASA, procurando pequenas quebras de brilho nas estrelas que pudessem indicar a passagem de planetas.

Esta estratégia - conhecida como método do trânsito - está hoje entre as formas mais eficazes de descobrir exoplanetas.

Como foram “pesados” estes mundos gigantes

Quando um planeta passa em frente da sua estrela, bloqueia uma fracção mínima da luz. Essa diminuição subtil permite estimar o tamanho do planeta.

Determinar a massa, no entanto, costuma ser bastante mais difícil. Neste caso, os investigadores mediram pequenas variações no momento dos trânsitos, provocadas pelo facto de os planetas se puxarem um ao outro.

Ao combinarem os tamanhos com estas estimativas de massa, os cientistas chegaram às densidades notavelmente baixas.

Porque é que a Antárctida foi importante

A descoberta apoiou-se em oito anos de observações realizadas por telescópios em vários pontos do mundo, incluindo o telescópio ASTEP, na Estação Concordia, na Antárctida.

O inverno antárctico deu aos astrónomos uma vantagem invulgar: meses de escuridão contínua permitiram acompanhar cada trânsito planetário sem interrupções.

Cada um destes eventos durou mais de 11 horas, tornando-se os trânsitos planetários contínuos mais longos alguma vez observados integralmente a partir do solo.

Registos longos e sem quebras como estes produzem medições muito mais precisas do que observações interrompidas pela luz do dia.

Porque são estes planetas tão “fofos”?

Uma das hipóteses mais fortes aponta para atmosferas enormes, compostas sobretudo por hidrogénio e hélio.

Essas camadas gasosas muito espessas podem explicar grande parte do tamanho dos planetas, acrescentando relativamente pouca massa.

Os investigadores suspeitam que os planetas se tenham formado longe da estrela, onde condições mais frias permitiram acumular grandes quantidades de gás em torno de núcleos planetários sólidos, antes de migrarem lentamente para as órbitas actuais.

Observações futuras poderão revelar com exactidão o que existe no interior dessas atmosferas gigantes.

“Estes sistemas com múltiplos planetas são complexos, com interacções gravitacionais entre os planetas que evoluem ao longo de períodos muito longos, dezenas de anos ou mais”, disse o Professor Tristan Guillot.

“Esta descoberta sublinha a importância de manter a colaboração internacional em astronomia.”

“Juntar observações da Antárctida, de telescópios espaciais e de observatórios espalhados por vários continentes foi essencial para revelar a verdadeira natureza destes planetas extraordinários.”

O estudo completo foi publicado na revista Notícias Mensais da Sociedade Astronómica Real.

Crédito da imagem: NASA/Daniel Rutter.