Metais pesados estão vazando desse planeta em forma de bola de futebol americano

Este planeta que parece um Júpiter quente está tão perto de sua estrela hospedeira que as forças gravitacionais estão distorcendo-o em uma forma de bola de futebol americano. Não apenas isso, suas temperaturas são tão extremas que gases ​​de metais pesados estão escapando da atmosfera do exoplaneta para o espaço – um fenômeno nunca antes visto até agora.

Gases de ferro e magnésio estão escapando da atmosfera do WASP-121b, um Júpiter quente localizado a cerca de 880 anos-luz da Terra, de acordo com uma nova pesquisa publicada hoje no Astronomical Journal.

• Astrônomos detectam diretamente ferro e titânio em um exoplaneta pela primeira vez
• Astrônomos acreditam ter avistado uma lua se formando ao redor de um exoplaneta

O WASP-121b possui uma massa de cerca de 1,8 vezes a de Júpiter, e está muito próximo de sua estrela hospedeira, exigindo apenas 1.275 dias para fazer uma órbita completa. A essa distância, as forças gravitacionais são tão intensas que o WASP-121b está prestes a ser dilacerado. E isso não é só forma de falar; este planeta está perigosamente perto de experimentar um evento de ruptura por forças de marés (TDEs, em inglês), ponto em que o planeta entraria em colapso. Consequentemente, o planeta está distorcido, com a aparência de uma bola de futebol americano.

Ilustração do WASP-121b. Imagem: Telescópio Espacial Hubble

“A maneira mais fácil de entender é como as marés oceânicas na Terra”, disse David Sing, principal autor do novo estudo e astrônomo da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, ao Gizmodo. “No nosso caso, a gravidade da Lua puxa os oceanos, então o oceano mais próximo ao nosso satélite natural se projeta em direção à Lua, que é a maré alta. Da mesma forma, a gravidade é mais fraca no lado oposto da Terra da Lua, de modo que o oceano não é puxado tão fortemente que também cria uma protuberância no lado oposto da Terra. Assim, o sistema da Terra-Oceano se torna distorcido e um pouco ‘moldado em futebol’”, disse ele.

Uma coisa semelhante está acontecendo no WASP-121b – mas em uma escala mais ampla. Sing disse que a parte do planeta mais próxima da estrela é cerca de 10% maior do que normalmente seria.

Ao mesmo tempo, a radiação intensa da estrela hospedeira está aquecendo a atmosfera superior do WASP-121b a temperaturas superiores a 2.200 Kelvin (cerca de 1.927 graus Celsius). Uma pesquisa do ano passado mostrou que o WASP-121b é tão quente que as moléculas de água na atmosfera estão sendo quebradas.

No novo estudo, Sing e seus colegas mostraram que o calor excessivo na atmosfera superior também está fazendo com que os gases de metais pesados se afastem do WASP-121b. A nova pesquisa é a primeira a demonstrar esse fenômeno, no qual o ferro e o magnésio da baixa atmosfera fluem para a atmosfera superior, onde permanecem na forma gasosa devido às altas temperaturas. A partir daí, eles escapam para o espaço, aderindo-se a gases mais leves de hidrogênio e hélio, de acordo com o novo estudo.

“Já houve metais pesados ​​encontrados em exoplanetas antes, e também sabemos que eles têm atmosferas que escapam”, disse Sing ao Gizmodo. “No entanto, a maioria das previsões não incluiu metais pesados ​​em seus modelos e foi uma grande surpresa encontrá-los em altitudes tão elevadas”.

Sing e seus colegas fizeram as observações usando o instrumento Imaging Spectrograph no Telescópio Espacial Hubble. Os pesquisadores detectaram os espectros de magnésio e ferro em quase ultravioleta quando o exoplaneta passou na frente de sua estrela hospedeira a partir de nossa perspectiva aqui na Terra, uma técnica de observação conhecida como o método de trânsito. Dadas as condições extremas do WASP-121b, os cientistas estavam tentando ver se a fuga de gases de metais pesados era realmente possível.

“Achamos que tínhamos a chance de ver elementos mais pesados ​​escapando. É tão quente e tão favorável para observar, é a melhor chance de encontrar a presença de metais pesados​​”, observou Sing em um comunicado de imprensa do Hubble. “Nós estávamos procurando principalmente magnésio, mas havia indícios de ferro nas atmosferas de outros exoplanetas”, ao que ele acrescentou: “Os metais pesados ​​estão escapando em parte porque o planeta é tão grande e inchado que sua gravidade é relativamente fraca. Este é um planeta sendo ativamente expelido de sua atmosfera”.

Durante a análise, Sing e seus colegas tiveram que garantir que a estrela hospedeira não estivesse contaminando suas leituras. Felizmente, eles tiveram acesso a dados da missão da NASA TESS, que “nos deu boas restrições sobre quão ativa a estrela é, o que ajudou a descartar a atividade estelar como um possível sinal”, disse Sing ao Gizmodo.

Quanto ao destino do WASP-121b, Sing disse que o planeta está condenado; eventualmente, este Júpiter quente será despedaçado por sua estrela hospedeira.

“As estimativas atuais indicam que isso deve ocorrer daqui a cerca de 10 milhões de anos ou mais, o que em termos de astronomia não é muito”, disse Sing. “Na próxima década, os astrônomos esperam detectar ativamente a órbita do planeta lentamente decaindo, quando teremos uma ideia melhor de seu verdadeiro destino”.