Planetas mais leves que algodão-doce, do tamanho de Júpiter
A 1.110 anos-luz da Terra, dois gigantes planetários do sistema TOI-791 existem como paradoxos vivos: têm o volume de Júpiter, mas são mais leves que algodão-doce. A descoberta, liderada por astrônomos da Universidade de Oxford a partir de dados do satélite TESS, desafia os modelos que a ciência construiu para explicar como planetas nascem e o que eles podem ser. Esses mundos improváveis nos lembram que o universo guarda categorias de existência que ainda não aprendemos a nomear.
- Dois planetas com densidade menor que açúcar desafiam os limites do que a física planetária considera possível.
- Encontrar não um, mas dois 'super-fofos' no mesmo sistema é raro o suficiente para desconcertar toda a comunidade científica.
- Três hipóteses competem para explicar o fenômeno: atmosferas ricas em hidrogênio-hélio, envoltórios de poeira densa ou sistemas de anéis massivos disfarçados de planetas.
- A ressonância gravitacional 5:3 entre os dois planetas sugere formação conjunta, abrindo uma janela rara para os primórdios de um sistema solar distante.
- Com dados acumulados por oito anos, a equipe da Dra. George Dranfield acredita que esses mundos podem finalmente iluminar enigmas não resolvidos sobre a origem dos planetas.
A 1.110 anos-luz daqui, na constelação do Peixe-voador, dois planetas existem em contradição com quase tudo que a ciência espera de corpos celestes. O TOI-791b e o TOI-791c têm o tamanho de Júpiter, mas densidades de apenas 0,038 e 0,047 g/cm³ — menos que uma colher de açúcar, mais leves que algodão-doce. Flutuariam em água com folga.
A ciência já conhecia esse tipo de objeto desde 2014, quando o Kepler revelou o trio Kepler-51 a mais de 2.600 anos-luz. Mas encontrar dois desses gigantes improváveis no mesmo sistema, ainda maiores e menos densos que os anteriores, é uma raridade que fez a comunidade científica se debruçar sobre os dados com renovada urgência.
As informações vieram do satélite TESS, da NASA, que detecta exoplanetas medindo as flutuações de luz causadas por corpos massivos passando diante de suas estrelas. Analisados ao longo de oito anos, os dados revelaram que os dois planetas se formaram juntos, a partir do mesmo disco planetário, e mantêm entre si uma ressonância gravitacional 5:3 — enquanto o interno completa cinco órbitas, o externo completa quase três.
A equipe liderada pela Dra. George Dranfield, de Oxford, investiga três hipóteses para explicar a leveza extrema: atmosferas saturadas de hidrogênio e hélio acumuladas nas regiões frias do disco original; envoltórios de poeira densa, como pode ocorrer com GJ-3470b; ou sistemas de anéis massivos que inflariam o volume aparente do planeta, à semelhança do que se suspeita sobre HIP-41378f.
O que une todas essas possibilidades é a certeza de que o universo continua sendo mais estranho do que nossos modelos conseguem antecipar. Saturno já flutuaria em uma banheira cósmica — esses dois novos mundos fariam isso com ainda mais facilidade, e juntos, orbitando lado a lado, aguardam que a ciência finalmente entenda o que são.
A 1.110 anos-luz daqui, orbitando uma estrela na constelação do Peixe-voador, existem dois planetas que desafiam quase tudo o que sabemos sobre como corpos celestes deveriam ser. Eles têm o tamanho de Júpiter — gigantescos por qualquer medida humana — mas são tão leves que flutuariam em água. Mais que isso: são mais leves que algodão-doce.
Os astrônomos os chamam de "super-fofos", ou super-puffs conforme a designação da NASA. São gigantes gasosos que existem numa categoria estranha da física planetária: enormes em volume, mas incrivelmente pouco densos. O TOI-791b e o TOI-791c, como foram batizados, possuem densidades de apenas 0,038 e 0,047 gramas por centímetro cúbico, respectivamente. Para colocar isso em perspectiva, uma colher de açúcar tem densidade de 0,05 g/cm³. Júpiter, por comparação, tem densidade de 1.326 g/cm³ — quatro vezes menos denso que a Terra, mas ainda assim imensamente mais pesado que seus gêmeos no sistema TOI-791.
Esse tipo de planeta não é completamente novo para a ciência. Desde 2014, quando o Telescópio Espacial Kepler revelou um trio chamado Kepler-51b, 51c e 51d a cerca de 2.615 anos-luz de distância, os astrônomos sabem que esses objetos impossíveis existem. Mas encontrar dois deles no mesmo sistema é raro o suficiente para fazer a comunidade científica se coçar a cabeça. Os novos planetas não apenas existem juntos — eles são maiores e ainda mais leves que seus predecessores conhecidos.
Os dados que revelaram esses mundos estranhos vieram do TESS, o satélite da NASA que mapeia um céu 400 vezes maior que o Kepler e busca especificamente por exoplanetas incomuns. O TESS não tira fotografias reais; ele detecta as pequenas flutuações na luz das estrelas causadas pela gravidade de corpos massivos passando na frente delas. Os cientistas analisam esses dados há pelo menos oito anos, e o que encontraram foi notável: evidências de que ambos os planetas se formaram juntos, emergindo do mesmo disco planetário com pouco tempo de diferença entre eles. Além disso, eles compartilham uma relação gravitacional rara chamada ressonância de movimento médio 5:3, o que significa que enquanto o planeta mais interno completa cinco órbitas ao redor de sua estrela, o mais externo completa quase três no mesmo período.
A equipe liderada pela Dra. George Dranfield, astrofísica da Universidade de Oxford, acredita que a densidade extraordinariamente baixa desses planetas pode ajudar a resolver mistérios fundamentais sobre como os planetas se formam. Existem várias hipóteses em disputa. Uma sugere que esses gigantes leves possuem atmosferas ricamente carregadas de hidrogênio e hélio, gases que se acumulam enquanto os protoplanetas orbitam as regiões mais frias e distantes do disco planetário original. Outra propõe que o que parece ser uma atmosfera é na verdade poeira densa, como pode ser o caso do exoplaneta GJ-3470b. Uma terceira, ainda mais exótica, sugere que são na verdade planetas pequenos cercados por sistemas de anéis massivos, semelhante ao que pode ocorrer com HIP-41378f.
O que torna essa descoberta particularmente intrigante é que ela não é um acidente cósmico isolado. Se Saturno — com sua densidade de apenas 0,69 g/cm³ — flutuaria em uma banheira cósmica, então a existência de planetas ainda mais leves não é tão absurda quanto parece à primeira vista. O universo, como os astrônomos gostam de lembrar, é muito mais estranho do que podemos imaginar. E agora temos dois exemplos gigantescos disso orbitando juntos a 1.110 anos-luz de distância, esperando para nos ensinar algo que ainda não compreendemos.
Notable Quotes
A comunidade científica está coçando a cabeça com a descoberta de dois novos exemplos no sistema TOI-791— Meio Bit, resumindo a reação científica
The Hearth Conversation Another angle on the story
Por que dois planetas "super-fofos" no mesmo sistema é tão raro e importante?
Porque a formação planetária é um processo que tende a criar diversidade. Encontrar dois gigantes gasosos com densidades tão extremas, lado a lado, sugere que algo muito específico aconteceu ali — algo que os modelos atuais não explicam bem.
E o que seria esse "algo"?
Ainda não sabemos ao certo. Mas o fato de que se formaram juntos, com essa relação gravitacional peculiar, aponta para mecanismos de formação que talvez sejamos capazes de desvendar estudando esses dois.
Você mencionou que podem ser atmosferas de hidrogênio e hélio. Por que isso importa?
Porque se conseguirmos entender como esses gases se acumulam em torno de protoplanetas em regiões frias do disco planetário, entenderemos melhor por que alguns planetas ficam leves e outros não.
Mas e se forem anéis massivos, como sugerem alguns cientistas?
Então teríamos que repensar completamente o que significa "densidade" quando falamos de um planeta. Um planeta pequeno com anéis gigantescos seria uma coisa completamente diferente do que imaginamos.
Qual é a sensação de descobrir algo que desafia o que você pensava que sabia?
É humilhante e emocionante ao mesmo tempo. Significa que o universo ainda tem surpresas guardadas, e que há muito trabalho pela frente.