TOI-849b: um exoplaneta rochoso do tamanho de Netuno

 Qual o tamanho máximo que um planeta terrestre pode atingir — ou seja, um planeta com superfície rochosa? Em nosso sistema solar, o maior planeta rochoso é a Terra, mas ao redor de outras estrelas, as coisas mudam. A essa altura, todos nós já estamos familiarizados com as super-Terras, planetas terrestres maiores que o nosso, embora não tenhamos nenhum desse tipo em nosso sistema solar (com as devidas desculpas ao hipotético Planeta Nove). Mas será que existem mundos rochosos ainda maiores? Sem dúvida. Esses são os mega-Terras, mundos como o K2-56b, com 16 vezes a massa do nosso planeta e um raio 2,2 vezes maior que o da Terra. Mas esse exoplaneta não é nada comparado ao recém-descoberto TOI-849b, um mundo com metade da massa de Saturno — 41 massas terrestres — e 3,5 vezes o raio da Terra. Ou seja, um mundo rochoso do tamanho de Netuno.

Recriação de um planeta rochoso orbitando muito perto de sua estrela (NASA).

O TOI-849b foi descoberto pelo telescópio espacial TESS da NASA — TOI significa Objeto de Interesse do TESS — usando o método de trânsito, que permitiu determinar seu tamanho (com a ajuda adicional de observatórios terrestres, que também detectaram trânsitos deste corpo celeste e ajudaram a refinar seu diâmetro). Além disso, foi detectado pelo método da velocidade radial graças ao espectrógrafo HARPS, instalado no telescópio de 3,6 metros do Observatório La Silla do ESO, no Chile. Dessa forma, além do raio, conhecemos sua massa. E isso nos permite calcular sua densidade e, portanto, sua composição aproximada. Nesse caso, a densidade média do TOI-849b é de 5,5 gramas por centímetro cúbico, quase a mesma da Terra, indicando que é composto principalmente de rochas e metais.

TOI-849b está localizado a 730 anos-luz da Terra e não é um mundo muito hospitaleiro. Ele fica a apenas 2,3 milhões de quilômetros de sua estrela — um planeta semelhante ao Sol — e seu período orbital — seu ano — é de 18,4 horas. É quase certo que ele sofre acoplamento de maré, e seu hemisfério diurno provavelmente é fundido (a temperatura no lado diurno é de cerca de 1800 Kelvin). Além disso, a aceleração da gravidade em sua superfície é de 3,4 g (a de Júpiter é de 2,6 g). Com uma órbita tão próxima, TOI-849b pertence ao seleto grupo de exoplanetas de período ultracurto (USP), mas o que impressiona é que existem muito poucos mundos do tamanho de Netuno tão próximos de suas estrelas. De fato, TOI-849b é apenas o segundo planeta extrassolar USP já descoberto. Isso é o que se conhece como o "deserto de Netuno". Existem muitos Júpiteres quentes e planetas rochosos menores muito próximos de suas estrelas — uma das vantagens dos métodos de velocidade radial e trânsito é justamente a maior facilidade com que esses tipos de mundos podem ser descobertos — mas poucos Netunos quentes. Por quê?

Curvas de luz TOI-849b obtidas por TESS (ayc) e NGTS (d) juntamente com dados HARPS (b) (Armstrong et al.).

Os "exoplanetas quentes" não se formaram tão perto de suas estrelas; em vez disso, migraram para o interior, até suas órbitas atuais. Um planeta rochoso que cresceu tanto durante sua formação, atingindo o tamanho de Netuno, deveria ter acumulado mais compostos voláteis, eventualmente se tornando um gigante de gelo ou um gigante gasoso devido à gravidade. Mas isso não aconteceu com TOI-849b. A explicação mais simples é que TOI-849b é um mundo cujas camadas gasosas externas foram removidas devido à sua proximidade com a estrela, mas os Júpiteres quentes são um exemplo de como o envelope de hidrogênio e hélio de um gigante gasoso pode permanecer estável por eras, apesar das altas temperaturas. É possível que outros eventos, como colisões ou interações com outros planetas, tenham removido as camadas externas de TOI-849b, deixando apenas um núcleo sólido.

Densidade de TOI-849b comparada à de outros exoplanetas (Armstrong et al.).

Em resumo, TOI-849b desafia os modelos de formação planetária, razão pela qual tem sido apresentado como um "núcleo planetário". Essencialmente, TOI-849b seria o que restaria de Júpiter se removêssemos todo o seu hidrogênio, hélio e outros compostos voláteis como água, amônia e metano. Curiosamente, a missão Juno da NASA mostrou que Júpiter não possui um núcleo rochoso grande e bem definido, mas sim um "núcleo difuso", portanto, se pudéssemos remover as camadas externas do gigante joviano, não obteríamos um TOI-849b. O fato é que, mais uma vez, a busca por exoplanetas descobriu um mundo que não deveria existir, mas lá está ele.