Astrónomos obtêm uma visão sem precedentes da formação de um planeta a 850 anos-luz de distância

O novo estudo, publicado na revista Nature Astronomy, descobriu que o gás monóxido de silício está presente na atmosfera do exoplaneta WASP-121b ou “Tylos”. Esta é a primeira e única vez que o gás é detetado na atmosfera de qualquer planeta – incluindo os do nosso sistema solar e os exoplanetas fora do sistema solar.

A investigação foi liderada pelo astrónomo da Universidade de Newcastle, Dr. Tom Evans-Soma, em colaboração com institutos de todo o mundo1. A equipa observou Tylos continuamente durante 40 horas utilizando o Telescópio Espacial James Webb da NASA – um equipamento de 10 mil milhões de dólares.

Tylos foi descoberto em 2015 e é um dos milhares de exoplanetas, que são planetas localizados para além do nosso sistema solar, que foram descobertos nos últimos 30 anos.

Evans-Soma diz que o seu objetivo era aprender mais sobre a composição química e as temperaturas atmosféricas de Tylos, que é um gigante gasoso ultra quente comparável a Júpiter no nosso sistema solar, mas muito mais quente.

“Na maior parte das observações de exoplanetas, os dados são recolhidos durante apenas algumas horas de cada vez. A nossa observação foi mais ambiciosa do que isso – monitorizámos Tylos enquanto completava uma órbita completa em torno da sua estrela hospedeira”, afirma.

“Medimos a emissão térmica em todas as fases da órbita do planeta, o que nos permitiu sondar tanto a atmosfera diurna como a noturna”, diz Evans-Soma.

Um pixel diz mil palavras

Durante as 40 horas de observação de Tylos, foram captadas 3500 exposições com o telescópio – aproximadamente uma por minuto.

“Nestes instantâneos, estamos à procura de alterações no brilho de essencialmente um único pixel para nos dar pistas sobre as condições atmosféricas do planeta”, diz Evans-Soma.

“No lado diurno do planeta, encontrámos vapor de água e monóxido de carbono, o que já esperávamos”, aponta.

“Também detetámos monóxido de silício, o que foi uma novidade. Mas o que realmente nos surpreendeu foi a deteção de metano no lado noturno do planeta”, sublinha.

“O metano só foi encontrado numa mão cheia de exoplanetas até agora. Normalmente, só está presente nas atmosferas de planetas com temperaturas mais baixas. Nunca detetámos metano num planeta tão quente como Tylos”, acrescenta Evans-Soma.

Atingindo temperaturas superiores a 2.500 graus Celsius, Tylos é um dos planetas mais quentes que já foram descobertos.

Um planeta nascido no frio e forjado no fogo

As descobertas inesperadas desafiam as simulações existentes da dinâmica atmosférica e oferecem mais pistas sobre a forma como os planetas se formam.

Evans-Soma explica que o seu estudo revelou que as concentrações de carbono, oxigénio e silício eram mais elevadas na atmosfera de Tylos do que na sua estrela hospedeira.

“Isto sugere que, quando Tylos se formou há 11 mil milhões de anos, estava posicionado muito mais longe da sua estrela hospedeira, onde as temperaturas eram suficientemente baixas para a água se congelar em gelo”, revela.

“Nestas condições, seria de esperar que Tylos acumulasse muito gás rico em carbono do disco protoplanetário, resultando numa elevada proporção de carbono para oxigénio na atmosfera final, que é o que as nossas observações revelaram”, salienta.

“O enriquecimento da atmosfera com silício também sugere que Tylos incorporou uma quantidade substancial de material rochoso durante a sua formação – uma quantidade equivalente a cerca de 30 vezes a massa da Terra. Este material rochoso foi provavelmente fornecido por corpos semelhantes a asteroides que colidiram com o planeta e foram engolidos pela atmosfera”, afirma.

“Quando o planeta se aproximou da sua estrela hospedeira, a temperatura atmosférica aumentou tanto que este material rochoso foi vaporizado, formando gases como o monóxido de silício, que detetámos neste estudo”, adianta Evans-Soma.

O quadro geral – vida para além da Terra?

Esta investigação faz parte de uma busca global para compreender como o nosso próprio sistema planetário se originou e evoluiu ao longo do tempo.

“Claro que um dia esperamos responder à velha questão de saber se existe vida noutras partes do Universo”, afirma Evans-Soma.

“Os organismos vivos produzem gases residuais que são libertados para a atmosfera, formando bioassinaturas. Medir a composição química das atmosferas planetárias e procurar estas bioassinaturas é, sem dúvida, o meio mais promissor de identificar vida para além do nosso sistema solar”, acrescenta.

“Embora Tylos seja demasiado quente para suportar a vida tal como a conhecemos, ao aperfeiçoar as nossas técnicas de observação e ao melhorar a nossa compreensão destas atmosferas exóticas, esperamos fazer progressos constantes no sentido de caraterizar mais planetas semelhantes à Terra no futuro”, conclui.