O sistema 'impossível': James Webb revela mistério espacial a 190 anos-luz

Astrônomos identificam origem de dois planetas vizinhos que desafiam as leis da física e coexistem em uma configuração raríssima na Via Láctea

Jose-Luis Olivares/MIT

Astrônomos identificaram a origem de um sistema planetário incomum localizado a cerca de 190 anos-luz da Terra. A descoberta ajuda a explicar como dois planetas muito diferentes conseguiram coexistir em uma configuração considerada improvável.

O estudo, publicado nesta quarta-feira (6/5) na revista The Astrophysical Journal Letters, utilizou dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST) para analisar a atmosfera de um dos planetas. Os resultados indicam que ambos os corpos se formaram longe da estrela antes de migrarem para regiões mais próximas.

O sistema, conhecido como TOI-1130, abriga uma combinação rara: um “Júpiter quente”, planeta gigante gasoso geralmente isolado, e um “mini-Netuno”, menor e mais comum na nossa galáxia.

Mini-Netunos são planetas com tamanho intermediário entre a Terra e Netuno. Eles têm núcleo rochoso e uma espessa camada de gases. Apesar de serem frequentes na Via Láctea, não existem exemplos desse tipo no Sistema Solar.

O que torna o TOI-1130 incomum é a presença do mini-Netuno em uma órbita interna, mais próxima da estrela, enquanto o Júpiter quente orbita logo depois. Normalmente, a forte gravidade de um gigante gasoso impediria a existência de planetas nessa posição.

Principais descobertas do estudo

Os pesquisadores analisaram o planeta TOI-1130 b, o mini-Netuno do sistema, e identificaram uma atmosfera rica em moléculas pesadas. Entre os compostos detectados estão vapor de água, dióxido de carbono, dióxido de enxofre e indícios de metano.

A atmosfera apresenta um peso molecular médio elevado, cerca de 5,5 unidades de massa atômica. Aproximadamente 72% da composição é hidrogênio e hélio, enquanto cerca de 20% corresponde à água.

Essa composição foi considerada surpreendente. Segundo os cientistas, um planeta tão próximo de sua estrela não conseguiria adquirir uma atmosfera tão rica em elementos pesados se tivesse se formado ali. "Essa medição mostra que o mini-Netuno se formou além da linha de gelo", afirmou Saugata Barat, pesquisador do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT, na sigla em inglês) e autor principal do estudo.

A chamada “linha de gelo” é a distância mínima de uma estrela onde a temperatura permite que a água se condense em gelo. Isso favorece a formação de planetas com maior quantidade de compostos voláteis.

Como os cientistas fizeram as observações

As observações foram realizadas com o Telescópio Espacial James Webb, que analisa a luz em diferentes comprimentos de onda. Isso permite identificar quais moléculas estão presentes na atmosfera de um planeta.

Captar o momento certo foi um desafio. Os dois planetas estão em ressonância orbital, ou seja, suas órbitas influenciam uma à outra, alterando levemente seus períodos. Para resolver o problema, a equipe reuniu dados anteriores dos telescópios TESS e CHEOPS e desenvolveu um modelo para prever com precisão quando o planeta passaria diante da estrela. “O JWST observa em várias cores, e cada uma revela informações sobre a composição atmosférica”, explicou Barat.

Os resultados indicam que tanto o mini-Netuno quanto o Júpiter quente se formaram em regiões frias e distantes do sistema, onde puderam acumular gelo e gases pesados. Com o tempo, migraram para órbitas mais próximas da estrela sem perder suas atmosferas.

Essa conclusão desafia a ideia de que mini-Netunos próximos de suas estrelas se formam no local atual. O estudo sugere que há mais de um caminho possível para a formação desses planetas.

Além disso, o TOI-1130 b ocupa uma região rara conhecida como “penhasco de raio”, onde menos de 1% dos planetas são encontrados. Sua atmosfera densa pode ter ajudado a evitar a perda de gases ao longo de bilhões de anos. “Este sistema representa uma das arquiteturas mais raras já observadas”, disse Barat.

TOI-1130 b – O MINI-NETUNO EXÓTICO

LOCALIZAÇÃO E SISTEMA

• O sistema: TOI-1130 é um sistema multiplanetário raro.
• A "dupla dinâmica": O planeta b (interno) é um mini-Netuno morno, enquanto o planeta c (externo) é um Júpiter quente.

PERFIL PLANETÁRIO

• Tipo: Mini-Netuno morno.
• Massa: 19,8 vezes a massa da Terra.
• Raio: 3,66 vezes o raio da Terra.
• Temperatura: Aproximadamente 825 K (cerca de 550°C).