Os astrônomos identificaram dois dos planetas gigantes mais fofos já descobertos, com densidades tão baixas que são, na verdade, menos densos que o algodão doce. O raro par de planetas “super-puff” foi descoberto por uma equipe internacional liderada pela Universidade de Oxford, trabalhando com a Université Côte d’Azur/Observatoire de la Côte d’Azur e a Universidade de Birmingham. Os resultados são publicados Boletim Mensal da Royal Astronomical Society.
Os planetas recentemente confirmados, TOI-791 b e TOI-791 c, orbitam uma estrela anã do tipo F7 a cerca de 1.110 anos-luz da Terra, na constelação meridional de Volans. Embora cada planeta seja do tamanho de Júpiter, ambos são notavelmente leves para o seu tamanho.
TOI-791 b tem densidade de apenas 0,038 gramas por centímetro cúbico, enquanto TOI-791 c mede 0,047 gramas por centímetro cúbico. Em comparação, Júpiter tem uma densidade média de 1,33 gramas por centímetro cúbico, o que o torna cerca de 28 a 35 vezes mais denso que este mundo recém-descoberto.
A comparação torna-se mais interessante quando medida em relação ao algodão doce, que tem uma densidade típica de cerca de 0,05 gramas por centímetro cúbico. A Terra ainda é muito densa, 5,5 gramas por centímetro cúbico.
Gêmeo planetário raro preso em uma dança gravitacional
Os cientistas acreditam que os dois planetas se formaram juntos a partir do mesmo disco de gás e poeira que rodeia a sua jovem estrela, tornando-os planetas “irmãos”.
Eles também estão ligados por um arranjo orbital incomum chamado ressonância de movimento médio 5:3. Para cada cinco órbitas completadas pelo planeta interior, o planeta exterior completa cerca de três. À medida que orbitam a sua estrela, a sua gravidade atrai-se repetidamente, causando pequenas, mas mensuráveis, mudanças nos tempos de trânsito de cada planeta.
Sabe-se que apenas quatro outros sistemas planetários contêm múltiplos planetas super-puff, tornando o TOI-791 uma oportunidade excepcionalmente rara para investigar como estes mundos incomuns se formam e evoluem.
O autor principal, Dr. George Dransfield (ele/ela) (Departamento de Física da Universidade de Oxford e apresentador da BBC Sky at Night) disse:
“Apenas alguns destes planetas super-difusos são conhecidos, e é ainda mais raro encontrar dois no mesmo sistema. A sua densidade extremamente baixa torna-os alvos atraentes para a compreensão de como os sistemas planetários se formam e evoluem.”
Cientistas cidadãos ajudaram a encontrar o planeta
Voluntários que participam do projeto de ciência cidadã Planet Hunters TESS sinalizaram TOI-791 b em 2019 e TOI-791 c em 2023 como planetas potenciais. O projeto pesquisa observações coletadas pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA em busca de sinais de mundos até então desconhecidos.
Os investigadores combinaram então medições de telescópios de todo o mundo para determinar o tamanho e a massa do planeta, permitindo-lhes calcular a densidade excepcionalmente baixa.
Quando um planeta passa na frente de sua estrela durante o “trânsito”, ele bloqueia uma pequena quantidade de luz estelar. Esta queda no brilho revela o tamanho do planeta. No sistema TOI-791, os astrônomos também detectaram pequenas mudanças nos tempos de trânsito causadas pelas interações gravitacionais dos planetas. A análise dessas mudanças de tempo permitiu à equipe estimar a massa de cada planeta.
A Antártica desempenhou um papel fundamental
A descoberta é baseada em oito anos de observações com dados do telescópio ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets) na Estação Concordia, na Antártica. O telescópio é operado em conjunto pela Université Côte d’Azur/Observatoire de la Côte d’Azur e colaboradores internacionais.
As longas noites de inverno da Antártica deram aos astrônomos uma grande vantagem. Os meses de escuridão ininterrupta tornam possível observar os trânsitos invulgarmente longos dos planetas, cada um durando mais de 11 horas, sem interrupção. Segundo os pesquisadores, estes são os trânsitos contínuos mais longos de um planeta totalmente observados da Terra.
Como se formam os planetas super-puff?
Os cientistas ainda estão tentando entender como os planetas super-puffs se desenvolvem.
Uma explicação importante é que estes mundos têm atmosferas massivas ricas em hidrogénio e hélio, que representam uma grande fração da sua massa total. Os investigadores pensam que estes espessos invólucros gasosos podem ter-se formado quando os planetas estavam longe das suas estrelas, em regiões frias de discos protoplanetários onde o gás pode rapidamente acumular-se em torno de um núcleo planetário sólido.
Estão planeadas observações futuras para compreender melhor as origens destes planetas incomuns e testar teorias concorrentes.
O professor Amaury Triwood (Universidade de Birmingham), investigador principal da ASTEP no Reino Unido e coautor do estudo, disse:
“Este sistema oferece um laboratório único para compreender como os planetas super-puffs se formam e evoluem. Propomos observações baseadas no espaço usando o Telescópio Espacial James Webb para determinar se a atmosfera do puff contém espécies portadoras de carbono, nitrogénio e oxigénio, revelando novos insights sobre como estes planetas incomuns se formam.”
O investigador principal da ASTEP e co-autor do estudo, Professor Tristan Guillot (Université Côte d’Azur), acrescentou:
“Estes sistemas multiplanetários são complexos, com interações gravitacionais entre planetas que evoluem ao longo de longos períodos de tempo, décadas ou mais. Esta descoberta destaca a importância da colaboração internacional contínua em astronomia. Reunir observações da Antártida, de telescópios espaciais e de outros continentes foi essencial para descobrir a verdadeira natureza destes planetas extraordinários.”
