Com uma massa próxima a de Netuno e um raio do tamanho do de Júpiter, o exoplaneta WASP-107b apresenta um desafio às teorias de formação planetária. Sua densidade é muito menor do que o que se julgava necessário para a formação de planetas gasosos gigantes, como Júpiter e Saturno.

WASP-107b é um dos exoplanetas menos densos conhecidos: um tipo que os astrofísicos apelidaram de planetas “superpuff” ou “algodão doce”. Uma nova descoberta sugere que planetas gigantes gasosos se formam com muito mais facilidade do que se acreditava.

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Descoberto em 2017 na constelação de Virgem (a cerca de 212 anos-luz), WASP-107b é tão grande quanto o maior planeta do nosso Sistema Solar, mas dez vezes mais leve de acordo com um novo estudo publicado na Astronomical Journal. O exoplaneta ainda está 16 vezes mais perto da sua estrela do que a Terra está do Sol, o que o torna “um dos alvos mais favoráveis para a caracterização atmosférica”, segundo o estudo.

“Tínhamos muitas dúvidas sobre o WASP-107b”, conta Caroline Piaulet, do Instituto de Pesquisa de Exoplanetas da Université de Montreal (iREx). “Como um planeta de tão baixa densidade poderia se formar? E como ele evitou que sua enorme camada de gás escapasse, especialmente dada a proximidade do planeta com sua estrela? Isso nos motivou a fazer uma análise aprofundada para determinar sua história de formação”.

Ilustração de planetas “algodão doce” que orbitam a estrela Kepler 51, descobertos em 2014. Esses planetas são todos aproximadamente do tamanho de Júpiter, mas uma pequena fração de sua massa. Imagem: Nasa/ESA/L. Hustak, J. Olmsted, D. Player e F. Summers (STScI)

Nascimento conturbado

A partir dos dados coletados pelo Observatório Keck, no Havaí, os cientistas determinaram que, com uma densidade tão baixa, o exoplaneta deve ter um núcleo sólido com no máximo quatro vezes a massa da Terra. Isso significa que mais de 85% de sua massa está incluída na espessa camada de gás que envolve esse núcleo.

Em comparação, Netuno, que tem uma massa semelhante ao WASP-107b, tem apenas 5% a 15% de sua massa total em sua camada de gás. “Para WASP-107b, o cenário mais plausível é que o planeta se formou longe da estrela, onde o gás no disco protoplanetário é frio o suficiente para que a acumulação de gás possa ocorrer muito rapidamente”, explica Piaulet. “Mais tarde, o planeta foi capaz de migrar para sua posição atual, seja por meio de interações com o disco ou com outros planetas no sistema.”

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Planetas se formam no disco de poeira e gás que envolve uma jovem estrela – o chamado disco protoplanetário. Baseados em Júpiter e Saturno, pesquisadores criaram um modelo de formação de planetas gigantes gasosos no qual um núcleo sólido pelo menos 10 vezes mais massivo do que a Terra é necessário para acumular uma grande quantidade de gás antes que o disco se dissipe.

Sem esse núcleo massivo, gigantes gasosos não eram considerados capazes de cruzar o limiar crítico necessário para construir e reter seus grandes envoltórios de gás. Até WASP-107b ser descoberto.

Planeta irmão

As observações do sistema WASP-107 ainda guardaram uma nova surpresa. Como o período de observação foi maior do que o feito em estudos anteriores, a equipe de pesquisa fez uma descoberta adicional: a existência de um segundo planeta, WASP-107c, com uma massa de cerca de um terço do de Júpiter, consideravelmente mais denso do que o WASP-107b.

O novo exoplaneta também está muito mais distante da estrela central do sistema, e leva três anos para completar uma órbita – enquanto WASP-107b leva apenas 5,7 dias. Os cientistas ainda perceberam que a excentricidade deste segundo planeta é alta, o que significa que sua trajetória em torno de sua estrela é mais oval do que circular.

“O WASP-107c, em alguns aspectos, manteve a memória do que aconteceu em seu sistema”, conta Piaulet. “Sua grande excentricidade sugere um passado bastante caótico, com interações entre os planetas que podem ter levado a deslocamentos significativos, como o de WASP-107b”, completa.





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