Astrônomos descobrem uma estrela pequena com um planeta gigante que não deveria existir.

Um grupo de astrônomos acaba de encontrar um planeta que, segundo os melhores modelos disponíveis, provavelmente nem deveria existir ali. Chamado TOI-6894b, ele orbita uma minúscula anã vermelha com apenas cerca de 20% da massa do Sol. Ainda assim, trata-se de um gigante gasoso, com tamanho próximo ao de Saturno e massa de aproximadamente metade da dele.

A principal teoria para a formação de planetas gigantes é conhecida como acréscimo de núcleo. Em termos simples, um núcleo rochoso vai se formando dentro do disco de gás e poeira que envolve uma estrela jovem.

Quando esse núcleo atinge tamanho suficiente, começa a atrair enormes quantidades de gás, e o resultado é um planeta gigante. Só que esse processo exige muitos elementos pesados, poeira e rocha, e estrelas menores costumam ter discos bem mais compactos, com muito menos desses ingredientes essenciais.

Como vários estudos já indicavam que estrelas tão pequenas simplesmente não conseguiriam produzir planetas gigantes, essa descoberta muda as expectativas sobre onde mundos massivos podem nascer e sugere que eles talvez sejam comuns ao redor das estrelas menores.

Gigante gasoso TOI-6894b orbita anã vermelha minúscula

TOI-6894 é uma anã vermelha fria que emite muito menos luz do que o Sol. Mesmo assim, sua companheira, TOI-6894b, é um mundo gasoso inchado cujo raio supera o de Saturno, embora sua massa seja apenas metade.

A descoberta surgiu de uma análise dos dados do Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito (TESS).

"Fiquei muito empolgado com essa descoberta. Inicialmente, examinei observações do TESS de mais de 91.000 estrelas anãs vermelhas de baixa massa em busca de planetas gigantes", disse o autor principal Edward Bryant, astrônomo que concluiu esse trabalho no Laboratório Mullard de Ciências Espaciais da UCL e na Universidade de Warwick.

"Depois, usando observações feitas com um dos maiores telescópios do mundo, o VLT do ESO, encontrei TOI-6894b, um planeta gigante em trânsito pela estrela de menor massa conhecida até agora a abrigar um planeta desse tipo.

"Nós não esperávamos que planetas como TOI-6894b pudessem se formar ao redor de estrelas com massa tão baixa. Essa descoberta será uma peça central para entender os extremos da formação de planetas gigantes."

Descompasso entre estrela e planeta

A estrela hospedeira é 60% menor do que a próxima estrela mais diminuta conhecida por abrigar um gigante gasoso em trânsito. Esse dado, por si só, já obriga os astrônomos a rever estimativas sobre populações planetárias.

"A maioria das estrelas da nossa galáxia é, na verdade, composta por estrelas pequenas exatamente assim, com massas baixas e que antes se acreditava não poderem hospedar planetas gigantes gasosos", afirmou o coautor Daniel Bayliss, astrofísico da Universidade de Warwick.

"Portanto, o fato de essa estrela abrigar um planeta gigante tem grandes implicações para o número total de planetas gigantes na nossa Galáxia", concluiu Bayliss.

TOI-6894b é um mistério

A teoria padrão de acréscimo de núcleo tem dificuldade para explicar o novo objeto. Estrelas de baixa massa deveriam ter discos finos demais para construir núcleos planetários robustos antes que o gás se dissipe.

"É uma descoberta intrigante. Nós realmente não entendemos como uma estrela com tão pouca massa consegue formar um planeta tão massivo!", disse o coautor Vincent Van Eylen, especialista em exoplanetas da UCL.

"Esse é um dos objetivos da busca por mais exoplanetas. Ao encontrar sistemas planetários diferentes do nosso Sistema Solar, conseguimos testar nossos modelos e entender melhor como o nosso próprio Sistema Solar se formou."

A equipe investigou duas rotas alternativas. "Dada a massa do planeta, TOI-6894b poderia ter se formado por meio de um processo intermediário de acréscimo de núcleo", explicou Bryant.

Como alternativa, o planeta pode ter surgido quando um disco gravitacionalmente instável se fragmentou sob a própria gravidade, fazendo com que gás e poeira colapsassem e originassem um planeta. Ainda assim, nenhum dos cenários se ajusta perfeitamente aos dados atuais, deixando a origem do planeta em aberto.

Surgem detalhes do gigante gasoso

TOI-6894b orbita a uma distância que deixa sua atmosfera fria para os padrões de exoplanetas. A temperatura de equilíbrio estimada é de apenas 420 Kelvin.

"Com base na irradiação estelar de TOI-6894b, esperamos que a atmosfera seja dominada por química do metano, algo extremamente raro de identificar", disse o coautor Amaury Triaud, astrofísico da Universidade de Birmingham.

As temperaturas podem permitir que a amônia seja detectada pela primeira vez em uma atmosfera de exoplaneta.

"TOI-6894b provavelmente representa um exoplaneta de referência para o estudo de atmosferas dominadas por metano e o melhor ‘laboratório’ para estudar uma atmosfera planetária contendo carbono, nitrogênio e oxigênio fora do Sistema Solar", observou Triaud.

Essa perspectiva já garantiu ao planeta um lugar na fila de observação do Telescópio Espacial James Webb (JWST). Espectros no próximo ano podem revelar o equilíbrio entre os gases e a profundidade das nuvens, esclarecendo a formação do planeta.

TOI-6894b abre novas frentes de busca por estrelas

"Esse sistema traz um novo desafio para os modelos de formação planetária", afirmou o coautor Andrés Jordán, astrofísico da Universidade Adolfo Ibáñez. "Ele oferece um alvo muito interessante para observações de acompanhamento, a fim de caracterizar sua atmosfera."

"Nossos esforços nos permitiram contribuir de forma significativa para uma compreensão melhor de com que frequência estrelas pequenas conseguem formar planetas gigantes, e estamos fornecendo alvos privilegiados para acompanhamento com plataformas espaciais."

Cada novo dado obtido de TOI-6894b vai refinar essas estatísticas. Se muitas anãs vermelhas pouco luminosas abrigarem planetas semelhantes, a Via Láctea poderá ter mais gigantes gasosos do que o esperado.

Por enquanto, esse novo mundo serve como lembrete de que a formação de planetas continua flexível - e às vezes espetacularmente ousada -, não importa quão modesta seja a estrela-mãe.

Esta pesquisa foi liderada por pesquisadores da Universidade de Warwick, do Laboratório Mullard de Ciências Espaciais da UCL, da Universidade de Birmingham e de outros parceiros.

Crédito da imagem: Universidade de Warwick/Mark Garlick