Os astrônomos identificaram dois dos planetas gigantes mais fofos já descobertos, com densidades tão baixas que são, na verdade, menos densos que o algodão doce. Um raro par de planetas “super gordinhos” foi descoberto por uma equipe internacional liderada pela Universidade de Oxford, trabalhando com a Universidade da Côte d’Azur/Observatório da Côte d’Azur e a Universidade de Birmingham. As descobertas foram publicadas em Avisos mensais da Royal Astronomical Society.
Os planetas recém-confirmados TOI-791 b e TOI-791 c orbitam uma estrela anã F7 a cerca de 1.110 anos-luz da Terra, na constelação meridional de Valance. Embora cada planeta seja do tamanho de Júpiter, ambos são extremamente leves para seus tamanhos.
TOI-791 b tem densidade de apenas 0,038 gramas por centímetro cúbico, enquanto TOI-791 c tem densidade de 0,047 gramas por centímetro cúbico. Em comparação, Júpiter tem uma densidade média de 1,33 gramas por centímetro cúbico, o que o torna cerca de 28 a 35 vezes mais denso do que estes mundos recém-descobertos.
A comparação torna-se ainda mais impressionante quando medida em relação ao algodão doce, que tem uma densidade típica de cerca de 0,05 gramas por centímetro cúbico. A Terra é muito mais densa, com média de 5,5 gramas por centímetro cúbico.
Gêmeos planetários raros presos em uma dança gravitacional
Os cientistas acreditam que os dois planetas se formaram juntos a partir de um único disco de gás e poeira que rodeia a sua jovem estrela, tornando-os “irmãos” planetários.
Eles também estão ligados por um arranjo orbital incomum chamado ressonância de movimento médio 5:3. Para cada cinco órbitas completadas pelo planeta interior, o planeta exterior completa quase exactamente três. À medida que orbitam a sua estrela, a sua gravidade atrai-se constantemente uma para a outra, criando pequenas, mas mensuráveis, mudanças no tempo de trânsito de cada planeta.
Sabe-se que apenas quatro outros sistemas planetários contêm múltiplos planetas superfluidos, tornando o TOI-791 uma oportunidade excepcionalmente rara para estudar como estes mundos incomuns se formam e evoluem.
O autor principal, Dr. George Dransfield (Ela/Ela) (Departamento de Física da Universidade de Oxford e apresentador da BBC Sky at Night) disse:
“São conhecidos apenas alguns destes planetas supergordinhos, e é ainda mais raro encontrar dois no mesmo sistema. A sua densidade extremamente baixa torna-os alvos fascinantes para a compreensão de como os sistemas planetários se formam e evoluem.”
Cientistas cidadãos ajudaram a encontrar os planetas
Voluntários envolvidos no projeto de ciência cidadã TESS de Planet Hunters identificaram pela primeira vez TOI-791 b em 2019 e TOI-791 c em 2023 como possíveis planetas. O projeto procura sinais de mundos até então desconhecidos em observações coletadas pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA.
Os investigadores combinaram então medições de telescópios de todo o mundo para determinar os tamanhos e massas dos planetas, permitindo-lhes calcular as suas densidades excepcionalmente baixas.
Quando um planeta cruza a sua estrela durante um “trânsito”, bloqueia uma pequena quantidade de luz estelar. Esta queda no brilho indica o tamanho do planeta. No sistema TOI-791, os astrônomos também encontraram pequenas mudanças no tempo dos trânsitos causadas pela interação gravitacional dos planetas. A análise dessas variações de tempo permitiu à equipe estimar a massa de cada planeta.
A Antártica desempenhou um papel fundamental
A descoberta foi baseada em oito anos de observações, incluindo dados do telescópio ASTEP (Antarctic Search for Transiting ExoPlanets) na Estação Concordia, na Antártica. O telescópio é operado em conjunto por investigadores do Observatório Université d’Azur/Côte d’Azur e colaboradores internacionais.
As longas noites de inverno da Antártica deram aos astrônomos uma grande vantagem. Meses de escuridão contínua permitiram a observação ininterrupta dos trânsitos anormalmente longos dos planetas, cada um durando mais de 11 horas. Segundo os pesquisadores, estes são os trânsitos contínuos mais longos dos planetas já observados totalmente a partir da Terra.
Como os planetas Super-Puff se formam?
Os cientistas ainda estão tentando entender como os planetas superfluidos se desenvolvem.
Uma das principais explicações é que estes mundos têm enormes atmosferas ricas em hidrogénio e hélio, que constituem uma grande fração da sua massa total. Os investigadores sugerem que estas espessas camadas de gás podem ter-se formado quando os planetas estavam muito mais distantes da sua estrela, nas regiões mais frias do disco protoplanetário, onde o gás poderia rapidamente acumular-se em torno de um núcleo planetário sólido.
Estão planeadas observações futuras para compreender melhor as origens destes planetas incomuns e para testar teorias concorrentes.
O professor Amari Trio (Universidade de Birmingham), investigador principal da ASTEP e coautor do estudo do Reino Unido, disse:
“Este sistema oferece um laboratório único para compreender como os planetas superfluidos se formam e evoluem. Estamos a propor observações espaciais com o Telescópio Espacial James Webb para avaliar se a exuberante atmosfera contém carbono, azoto e oxigénio, revelando novas informações sobre como estes extraordinários planetas se formaram.”
O professor Tristan Guillot (Universidade da Cote d’Azur), investigador principal da ASTEP e coautor do estudo, acrescentou:
“Estes sistemas multiplanetários são complexos, com interações gravitacionais entre planetas que evoluem ao longo de períodos muito longos de dezenas ou mais anos. Esta descoberta sublinha a importância da cooperação internacional contínua no campo da astronomia. A combinação de observações da Antártica, telescópios espaciais e observatórios em vários continentes foi muito importante para revelar a verdadeira natureza destes planetas incomuns.”
