Antes da morte de uma estrela semelhante ao Sol, um planeta gigante conseguiu escapar de um destino que parecia inevitável. Informações divulgadas pela NASA nesta quarta-feira (1º/7) mostram que novas observações feitas pelo Telescópio Espacial James Webb ajudaram a explicar como o exoplaneta "WD 1856 b" sobreviveu à fase final da evolução de sua estrela e hoje orbita uma "anã branca" a uma distância extremamente pequena. O estudo foi publicacado na revista Nature.
Bilhões de anos atrás, a estrela que abriga o planeta entrou na fase de "gigante vermelha", quando aumentou drasticamente de tamanho antes de expelir suas camadas externas. O processo deu origem ao que cientistas chamam de "anã branca", remanescente estelar "extremamente quente e densa". Contudo, o WD 1856 b, um gigante gasoso com dimensões semelhantes às de Júpiter, completa uma volta ao redor da estrela em apenas 34 horas, mantendo uma órbita inferior a 3 milhões de quilômetros.
Para entender como isso foi possível, pesquisadores de diferentes países analisaram o trânsito do planeta em frente à anã branca utilizando o James Webb. A técnica permitiu medir tanto a temperatura quanto a composição da atmosfera do exoplaneta.
As observações feitas indicaram que o planeta é muito mais quente do que seria esperado caso recebesse apenas radiação emitida pela estrela, além de fornecer pistas sobre como ele migrou para ma órbita tão próxima após o fim da vida da estrela.
O planeta foi identificado em 2020 por pesquisadores que utilizaram o satélite Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) e o já aposentado Telescópio Espacial Spitzer, ambos da NASA. O sistema está localizado a cerca de 80 anos-luz da Terra.
Segundo o autor principal do estudo, Ryan MacDonald, da Universidade de St Andrews, no Reino Unido, a anã branca orbitada planeta possui dimensões similares às da Terra. "O planeta tem aproximadamente o tamanho de Júpiter, enquanto a anã branca que ele orbita possui dimensões semelhantes às da Terra. Isso significa que o planeta é cerca de sete vezes maior que sua estrela."
A proximidade entre o planeta e a anã branca chama atenção: a distância é aproximadamente 50 vezes menor do que a existente entre a Terra e o Sol. Se essa fosse sua posição original, o planeta teria sido destruído quando a estrela se expandiu. A grande questão para os cientistas era explicar como ele conseguiu sobreviver e alcançar a órbita atual.
Massa e temperatura
As observações do James Webb também permitiram estimar que o WD 1856 b possui entre 4 e 11 vezes mais a massa de Júpiter. Além disso, os pesquisadores calcularam sua temperatura em cerca de 126 °C, valor considerado elevado para um planeta aquecido apenas pela fraca radiação emitida por uma anã branca.
Esse aparente paradoxa acabou se tornando a principal pista sobre sua pista sobre sua trajetória. Para os pesquisadores, o calor observado é um vestígio de um episódio ocorrido há bilhões de anos, quando o planeta passou por um intenso aquecimento durante sua migração em direção à estrela.
O coautor Christopher O'Connor, da Universidade Northwestern, explicou. "A principal questão é como o WD 1856 b chegou à posição em que se encontra hoje. Existem duas hipóteses. Na primeira, o planeta teria sido engolfado pela estrela durante sua fase final de evolução e conseguido sobreviver em seu interior. Na segunda, sua migração orbital teria ocorrido devido às perturbações gravitacionais produzidas por outros objetos do sistema. A anã branca faz parte de um sistema estelar triplo, e as estrelas companheiras podem ter alterado gradualmente a órbita do planeta."
Ao combinar modelos de evolução térmica com os dados coletados pelo telescópio, os cientistas concluíram que o aquecimento ocorreu entre "3 e 5,5 bilhões de anos após a formação da anã branca". Isso reforça a hipótese de que o planeta permaneceu inicialmente em uma órbita distante, escapando da destruição durante a fase de gigante vermelha, e só muito tempo depois foi deslocado para a região interna do sistema.
"À medida que o planeta migrou para o interior do sistema, sua interação com o intenso campo gravitacional da anã branca provocou um aquecimento significativo. Desde então, ele vem resfriando lentamente", explica O'Connor.
Atmosfera com metano
A análise da luz da estrela atravessando a atmosfera do planeta durante o trânsito também revelou detalhes sobre sua composição química. Os pesquisadores identificaram sinais claros de nuvens e de hidrocarbonetos, principalmente metano.
A coautora Victoria Boehm, da Universidade Cornell, afirmou: "Detectamos assinaturas inequívocas de pequenas partículas de nuvens e de hidrocarbonetos, muito provavelmente metano. Esta é a primeira vez que observamos uma atmosfera em um planeta que transita uma estrela já extinta."
Ela acrescentou:
"Recentemente observamos outros quatro trânsitos do WD 1856 b com o James Webb para investigar sua composição atmosférica com muito mais profundidade. Estamos ansiosos pelos resultados."
O que isso revela sobre o futuro do Sistema Solar
Os pesquisadores avaliam que a descoberta oferece um raro vislumbre do que poderá ocorrer com o Sistema Solar em um futuro distante. Daqui a cerca de cinco bilhões de anos, o Sol deverá esgotar o hidrogênio de seu núcleo, expandir-se até se tornar uma gigante vermelha e, posteriormente, encerrar sua evolução como uma anã branca.
Nesse processo, Mercúrio e Vênus certamente serão destruídos, enquanto o destino da Terra ainda é incerto. Já os gigantes gasosos, como Júpiter e Saturno, podem sobreviver e sofrer alterações em suas órbitas, cenário semelhante ao observado no sistema do WD 1856 b.
Segundo Ryan MacDonald, esta é a primeira vez que cientistas conseguem "olhar para o futuro" e investigá-lo.
"Estamos acostumados a utilizar telescópios para observar o passado do Universo. Esta é a primeira vez que conseguimos olhar para o futuro e investigar o que poderá acontecer com os planetas externos de um sistema semelhante ao nosso após a morte de uma estrela como o Sol. É como utilizar uma máquina do tempo para vislumbrar o futuro distante do Sistema Solar."
James Webb
O Telescópio Espacial James Webb é atualmente o principal observatório espacial voltado à exploração do Universo. Desenvolvido em uma parceria entre a NASA, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial Canadense (CSA), o equipamento tem como objetivo investigar desde corpos do Sistema Solar até galáxias formadas nos primeiros momentos do cosmos.