Um gigante gasoso chamado WD 1856 b fez algo que nenhum planeta deveria sobreviver. A sua estrela envelhece, transforma-se numa gigante vermelha e colapsa numa anã branca, deixando para trás uma estrela semelhante ao Sol. O planeta ainda está lá. E com o Telescópio Espacial James Webb, os astrónomos leram agora a sua atmosfera, a primeira vez que alguém detectou uma atmosfera num planeta orbitando uma anã branca.
identificação, Publicado em 1º de julho na NatureForam encontrados hidrocarbonetos, possivelmente metano, juntamente com uma névoa de pequenas partículas e um leve brilho de calor subindo do lado noturno do planeta. Esse calor residual tornou-se a pista que explicava como um mundo poderia sobreviver ao que poderia destruir uma estrela.
Um planeta que é maior que o círculo de estrelas
WD 1856 b tem aproximadamente o tamanho de Júpiter. A anã branca que ela orbita, WD 1856+534, tem apenas aproximadamente o tamanho da Terra. Isto cria uma silhueta estranha no céu: um planeta sete vezes mais largo que a sua própria estrela. “O planeta é do tamanho de Júpiter, mas a anã branca que orbita é do tamanho da Terra, por isso o planeta é sete vezes maior que a sua estrela”, disse o principal autor do estudo, Ryan McDonald, da Universidade de St Andrews. Quando passa na frente da anã branca, bloqueia mais da metade da luz da estrela.
Uma anã branca é o que a maioria das estrelas se torna no final de suas vidas. Quando uma estrela semelhante ao Sol queima todo o seu combustível, torna-se uma gigante vermelha, libertando-se das suas camadas exteriores e deixando um núcleo denso, do tamanho da Terra, sem fusão para a alimentar. Este núcleo brilha apenas a partir do calor armazenado, arrefecendo lentamente ao longo de milhares de milhões de anos. O WD 1856+534 já está esfriando há cerca de seis bilhões de anos.
O sistema fica a cerca de 80 anos-luz de distância. WD 1856 b foi encontrado em 2020 pelo satélite TESS da NASA e pelo aposentado Telescópio Espacial Spitzer, e gira em torno da estrela morta uma vez a cada 34 horas, cinquenta vezes mais longe do que a Terra orbita o Sol. Essa proximidade é o quebra-cabeça. Um planeta próximo seria engolido e despedaçado enquanto a estrela ainda fosse uma gigante vermelha inchada. De alguma forma, este está intacto.
O que Webb viu quando o planeta cruzou a estrela
O truque é a espectroscopia de transmissão: quando o planeta passa em frente da estrela, uma faixa de luz estelar é filtrada através da sua atmosfera, e os gases ali deixam as suas impressões digitais nessa luz. Divide a luz em suas cores e nomeia as moléculas de comprimentos de onda ausentes. Webb observou um desses trânsitos em 27 de abril de 2023 com o seu espectrógrafo de infravermelho próximo, num modo chamado PRISM que troca detalhes finos por uma ampla gama de cores. Toda a observação durou cerca de duas horas; O trânsito em si leva oito minutos.
Sob essa luz, a equipe encontrou assinaturas de hidrocarbonetos, provavelmente metano, que constituem cerca de sete por cento da atmosfera, juntamente com pequenas partículas de nuvens que ficam suspensas no ar como neblina. “Vemos pequenas nuvens de partículas e hidrocarbonetos, possivelmente metano, que é a primeira vez que vimos a transição da atmosfera de um planeta para uma estrela moribunda,” disse a co-autora Victoria Boehm da Universidade Cornell.
Então veio a estranheza. O planeta bloqueia menos luz infravermelha do que isso. A única explicação sensata é que o WD 1856 b estava adicionando sua própria luz infravermelha, queimando com o calor do lado noturno. Essa luz permite aos astrônomos medir a temperatura do planeta.
Não deve haver calor
WD 1856 b é considerado quente: cerca de 126 graus Celsius, cerca de 260 graus Fahrenheit. Se a ténue anã branca fosse a sua única fonte de calor, deveria ser muito mais fria, cerca de 160 Kelvin, abaixo de zero. Outra coisa o aqueceu, e agora não há fonte forte o suficiente para fazê-lo.
Portanto, o calor deve ser o calor residual de um evento ocorrido no passado do planeta. Utilizando modelos de como objetos como o WD 1856 b libertam calor ao longo do tempo, a equipa calculou a sua temperatura e descobriu quando é que o aquecimento provavelmente ocorreu: entre três e cinco mil milhões e meio de anos depois de a estrela se ter tornado uma anã branca. Esse momento aponta para longe da ideia de que o planeta montou a gigante vermelha no lugar. Em vez disso, sugere que o planeta passou os anos perigosos numa órbita ampla e segura e só mais tarde mudou para onde está.
Christopher O’Connor, da Northwestern University, que Histórico de temperatura rastreadoOs dois candidatos contaram a história. “A grande questão é como WD 1856 b acabou onde está hoje, e há duas teorias. Uma é que o planeta engoliu a estrela hospedeira quando esta morreu e foi capaz de sobreviver no seu interior. A outra é que a migração se deveu à influência gravitacional de outros objetos no sistema. Partes da estrela anã branca e da estrela estelar podem ter tido um impacto. A órbita de WD 1856 b.” À medida que o planeta cai para dentro, acrescentou ele, a gravidade da anã branca irá aquecê-lo acentuadamente, “e tem estado a arrefecer desde então”.
Onde a certeza se esgota
Tudo isso repousa sobre um planeta e passa duas horas na frente de sua estrela. As assinaturas químicas são estatisticamente robustas, mas os dados favorecem os hidrocarbonetos em geral e o metano em particular, em vez de os provarem diretamente; A frase cunhada pelos pesquisadores é “provavelmente metano”. As massas planetárias estão fixadas num intervalo entre quatro e onze vezes a de Júpiter, e a extremidade superior roça a fronteira difusa onde os planetas gigantes lançam sombras sobre estrelas falhadas. O artigo trata o WD 1856 b como um planeta, mas vale a pena manter esse intervalo em mente.
A história da imigração é uma reconstrução. A data de aquecimento está atrasada em relação à inferida a partir do modelo de resfriamento, e os dois cenários, migração tardia versus sobrevivência através de gigantes vermelhas, não estão totalmente resolvidos; O momento certo simplesmente torna a migração uma aposta melhor. E o enquadramento do título, que é um prenúncio da morte do nosso próprio sistema solar, é mais uma alegoria do que uma previsão. Nosso Júpiter fica em um sistema diferente, longe do Sol. O que WD 1856 b oferece é um exemplo prático de como um gigante gasoso pode orbitar um cadáver estelar, não um roteiro sobre o que fazer conosco.
Esse enquadramento ainda é o fator que carrega o peso do resultado. Em cerca de cinco mil milhões de anos, o Sol ficará sem combustível, expandir-se-á até cem vezes o seu tamanho actual e transformar-se-á numa anã branca. É improvável que Mercúrio, Vênus e possivelmente a Terra sobrevivam. O destino dos gigantes exteriores é uma questão em aberto e, até agora, não havia forma de ver o seu desenrolar em parte alguma.
Os astrônomos ainda não terminaram com isso. A equipa de Boehm já registou mais quatro trânsitos na rede de WD 1856 b para investigar a sua química mais profundamente, com observações que poderão confirmar quais os hidrocarbonetos presentes e como a nebulosa se formou. Por enquanto, a primeira leitura do vento de um planeta em torno de uma estrela moribunda levanta tantas questões como responde, e é normalmente aí que começa o trabalho interessante.
