Um exoplaneta tão leve que poderia flutuar se tivesse um oceano suficientemente grande continua a frustrar os astrónomos, pois esconde os seus segredos mais íntimos com uma camada de neblina mais espessa do que qualquer outra vista anteriormente num planeta.
A neblina é tão densa que nem consigo ver Telescópio Espacial James Webb (JWST) pode penetrá-lo, deixando o mistério de como este mundo de densidade ultrabaixa e seus planetas irmãos se formaram está atualmente sem solução.
O artigo continua da seguinte forma
Kepler 51d é membro de um sistema de quatro planetas que orbita planetas jovens sol-como Estrela 2.615 anos-luz deixar. Eles foram descobertos pela NASA Telescópio Espacial Keplerque observou trânsitos planetários. Os astrónomos inferiram o tamanho dos planetas com base na quantidade de luz das estrelas que foi bloqueada durante os trânsitos, e mediram as suas massas com base nas mudanças nos tempos de trânsito – a forma como a atração gravitacional de cada planeta e o impulso sobre os outros planetas mudam à medida que são vistos em trânsito. Os planetas 51b, c e d são 7,1, 9 e 9,7 vezes mais brilhantes, respectivamente Raio da Terrarespectivamente tornando seus tamanhos iguais a Saturno.
No entanto, as massas dos planetas b, c e d são apenas 3,7, 5,6 e 5,6 vezes a da Terra, respectivamente. Saturno, por outro lado, tem uma massa 95 vezes maior que a da Terra. Portanto, estes mundos são semelhantes em tamanho a Saturno, mas têm massas muito menores. (O quarto planeta do sistema, e, só foi descoberto em 2024, e a sua massa e raio ainda não foram medidos com precisão.)
Notavelmente, as densidades dos planetas 51b, c e d têm mais em comum com os marshmallows (ou marshmallows, como dizemos no Reino Unido!) do que com os planetas com os quais estamos mais familiarizados.
Portanto, Kepler-51d e seus mundos semelhantes de densidade ultrabaixa são completamente estranhos ao nosso próprio planeta sistema solar. Tomemos como exemplo os planetas gigantes gasosos Júpiter Saturno, por exemplo, tem um núcleo grande, denso e bem definido e é dez vezes mais massivo que a Terra. Estes núcleos formaram-se primeiro e depois a sua gravidade atraiu grandes quantidades de gás do disco de formação planetária que orbitava o Sol há 4,5 mil milhões de anos.
Em contraste, o mundo de densidade ultrabaixa do Kepler-51 “tem um núcleo minúsculo e uma atmosfera enorme, tornando-o tão denso quanto um marshmallow”, disse Libby-Roberts. Não está claro como esses pequenos núcleos acumulam quantidades relativamente grandes de gás.
Então, para descobrir, enquanto Libby-Roberts estava na Penn State, em 2020 ela liderou uma equipe que usou espectroscopia para observar o sistema Kepler-51 Telescópio Espacial Hubblecâmara grande angular 3. O objectivo é procurar sinais da química das atmosferas em torno dos planetas, que possam fornecer pistas sobre a que distância das suas estrelas estes mundos se formaram e como se tornaram subsequentemente tão frágeis. Dada a sua baixa densidade, são sem dúvida ricos em hidrogénio e hélio, dois dos elementos mais leves e comuns do Universo, mas a presença de vários gases vestigiais nas suas atmosferas pode dizer-nos mais sobre as suas origens.
No entanto, o Hubble não encontrou sinais de reações químicas, o que levou Libby-Roberts e os seus colegas a suspeitar que poderia haver uma névoa indefinida na atmosfera do planeta.
Agora, Libby-Roberts regressou ao sistema Kepler-51, usando o espectrómetro de infravermelho próximo do JWST (NIRSpec) para tentar sondar mais profundamente a atmosfera do Kepler-51d na esperança de detectar a sua composição química.
Seu objetivo é conseguir isso transmitindo o espectro de luz. Quando o Kepler 51d transita pelo Sol, parte da luz da sua estrela passará pela atmosfera do planeta. Quaisquer moléculas presentes podem absorver certos comprimentos de onda da luz da estrela, e esses comprimentos de onda devem aparecer como linhas de absorção no espectro da estrela.
“A luz da estrela é filtrada através da atmosfera do planeta antes de chegar ao nosso telescópio”, disse Libby-Roberts. “Se olharmos para uma gama de comprimentos de onda, através do espectro, obtemos uma espécie de impressão digital da atmosfera do planeta, revelando a sua composição.”
No entanto, o espectro ainda não mostra nenhum sinal da composição química da atmosfera de 51d, o que significa que mesmo o NIRSpec, que tem comprimentos de onda mais longos que o Hubble, não consegue ver através dele, pelo que a neblina presente deve ser a mais espessa alguma vez encontrada num exoplaneta.
“Parece muito semelhante à neblina que vemos na maior lua de Saturno titã“Contém hidrocarbonetos como o metano, mas numa escala muito maior”, disse o co-investigador Suvrath Mahadevan, da Penn State University. “Kepler-51d parece ter uma névoa enorme, quase do raio da Terra.”
Atualmente, não existem modelos de formação planetária que expliquem como é que um mundo de baixa densidade se poderia formar, especialmente um mundo tão próximo de uma estrela – se 51b, c e d fossem transportados para o nosso sistema solar, todos seriam espremidos numa região dentro da órbita de 51b, c e d. Vênus.
“É possível que (51d) tenha se formado mais longe e se movido para dentro, mas ainda temos muitas dúvidas sobre como este planeta e os outros planetas neste sistema se formaram”, disse Libby-Roberts. “O que há neste sistema que criou estes três planetas muito estranhos, uma combinação extrema que não vimos em nenhum outro lugar?”
Podemos ver esses planetas em uma fase de transição. O sistema tem 500 milhões de anos, muito jovem em comparação com o nosso sistema solar de 4,5 mil milhões de anos. Devido à sua juventude, a estrela Kepler-51 ainda está bastante ativa e o seu vento estelar irá arrancar as camadas exteriores de gás do planeta de densidade ultrabaixa. Talvez se voltássemos daqui a mil milhões de anos, a maior parte do gás de cada planeta teria sido consumida, deixando um pequeno núcleo.
Algumas respostas ainda podem estar chegando. Uma equipe separada está conduzindo observações do Kepler-51b pelo NIRSpec, tentando encontrar evidências de sua composição atmosférica. Em vez disso, podem descobrir que também está coberto de névoa, mas se tiverem sucesso, as pistas fornecidas por estas observações também podem aplicar-se a 51c e d.
Posteriormente, os resultados das medições do Kepler 51d foram publicados em ” revista astronômica.
