Atmosfera de exoplaneta revela semelhança química com sua estrela

Ilustração artística de um planeta gigante ultraquente orbitando uma estrela azul-branca A imagem é uma representação artística, não uma fotografia de WASP-189b. Crédito: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. Pollard.

A atmosfera de um planeta localizado a cerca de 320 anos-luz da Terra apresenta proporções de elementos rochosos semelhantes às encontradas em sua estrela. A descoberta, feita em WASP-189b, oferece a primeira evidência observacional direta de uma ideia importante sobre a formação dos planetas: a composição química de um mundo pode guardar a marca do material de sua estrela e do disco de gás e poeira que a cercava quando o sistema se formou.

O resultado não significa que WASP-189b seja parecido com a Terra. Ele é um gigante gasoso extremamente quente, conhecido como “Júpiter ultraquente”, e orbita muito perto de sua estrela. Sua importância está em permitir que os cientistas estudem elementos que, em planetas mais frios, costumam permanecer presos em minerais e rochas.

Uma atmosfera quente o bastante para revelar elementos rochosos

WASP-189b está na direção da constelação de Libra. Como recebe intensa radiação de sua estrela, suas temperaturas são altas o bastante para vaporizar elementos como magnésio, silício e ferro. Na forma gasosa, esses elementos podem ser identificados na atmosfera por meio da espectroscopia, técnica que separa a luz em diferentes comprimentos de onda para revelar sua composição química.

Uma equipe internacional liderada por Jorge Antonio Sanchez, da Universidade Estadual do Arizona, observou o planeta com o espectrógrafo infravermelho IGRINS, instalado no telescópio Gemini Sul, no Chile. Os pesquisadores analisaram a luz térmica emitida pelo planeta e conseguiram medir simultaneamente magnésio e silício — algo inédito em um planeta fora do Sistema Solar.

Além desses elementos, a análise identificou sinais de ferro, vapor d’água, monóxido de carbono e hidroxila na atmosfera. As proporções entre magnésio e silício, ferro e magnésio, e silício e ferro foram consideradas compatíveis com as da estrela hospedeira.

Uma pista sobre a origem dos planetas

Estrelas e planetas se formam a partir de nuvens de gás e poeira. Ao redor de uma estrela jovem, parte desse material pode se organizar em um disco protoplanetário, onde planetas começam a se formar. Como a estrela e o disco nasceram da mesma nuvem, os astrônomos há muito usam a composição da estrela como uma pista para estimar a quantidade de elementos disponíveis na formação de seus planetas.

Essa relação era considerada uma hipótese fundamental nos modelos de formação planetária, mas havia sido pouco testada diretamente. A semelhança observada em WASP-189b dá sustentação observacional a essa ideia e mostra que, ao menos neste sistema, as proporções de alguns elementos formadores de rochas na atmosfera do planeta refletem as da estrela.

Os resultados, porém, não indicam que todos os elementos estejam presentes nas mesmas proporções. O estudo encontrou uma diferença entre elementos refratários — que formam rochas e resistem a temperaturas elevadas — e elementos voláteis, que passam mais facilmente para a fase gasosa. A proporção entre esses grupos no planeta aparece cerca de duas vezes maior que a da estrela.

O que a descoberta ainda não responde

WASP-189b é um gigante gasoso, não um planeta rochoso habitável. Portanto, a pesquisa não mediu diretamente a composição de um mundo semelhante à Terra nem demonstrou que a mesma relação vale para todos os sistemas planetários. O resultado fornece uma referência importante para testar modelos, mas será necessário estudar outros planetas e suas estrelas para saber quão comum é esse padrão.

Mesmo com essas limitações, a medição abre uma nova possibilidade para investigar mundos distantes. Se a composição de uma estrela ajudar a prever quais materiais estavam disponíveis durante a formação de seus planetas, os astrônomos poderão usar essa informação para formular hipóteses mais precisas sobre a estrutura e a evolução de planetas que ainda não podem ser estudados em detalhe.

Fontes

A ilustração é disponibilizada pelo NOIRLab sob licença Creative Commons Atribuição 4.0, com crédito visível. Consulte as condições de uso.