Ilustração de um dos exóticos candidatos a super-Terra, 55 Cnc e, ricos em safiras e rubis e que podem resplandecer em tons de azul e vermelho.
Crédito: Thibaut Roger
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Investigadores das Universidades de Zurique e Cambridge descobriram uma nova e exótica classe de planetas para lá do nosso Sistema Solar. Estas super-Terras foram formadas a altas temperaturas, perto da sua estrela hospedeira, e contêm grandes quantidades de cálcio, alumínio e seus óxidos - incluindo safira e rubi.
A vinte e um anos-luz de distância, na direção da constelação de Cassiopeia, um planeta com o nome HD 219134 b orbita a sua estrela com um ano correspondente a apenas três dias terrestres. Com uma massa quase cinco vezes superior à da Terra, pertence à classe de objetos conhecidos como super-Terras. No entanto, ao contrário do nosso planeta, é muito provável que não tenha um núcleo massivo de ferro, mas que ao invés seja rico em cálcio e alumínio. "Talvez resplandeça de vermelho para azul como rubis e safiras, porque essas pedras preciosas são óxidos de alumínio, comuns no exoplaneta," afirma Caroline Dorn, astrofísica do Instituto de Ciência Computacional da Universidade de Zurique. HD 219134 b é um dos três candidatos que provavelmente pertencerão a uma nova e exótica de exoplanetas, como Dorn e colegas da Universidade de Zurique e Cambridge divulgaram na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Os cientistas usaram modelos teóricos para estudar a formação de planetas e para comparar os seus resultados com dados das observações. Sabe-se que durante a sua formação, estrelas como o Sol estão rodeadas por um disco de gás e poeira a partir do qual nascem os planetas. Os planetas rochosos como a Terra formam-se a partir de corpos sólidos que "sobram" quando o disco protoplanetário de gás é dispersado. Esses blocos de construção condensam-se no gás enquanto o disco arrefece. "Normalmente, estes blocos de construção são formados em regiões onde elementos que formam rochas, como ferro, magnésio e silício, se condensam," explica Dorn. Os planetas resultantes têm uma composição semelhante à da terra com um núcleo de ferro. A maioria das super-Terras conhecidas até agora nasceram em regiões deste género.
Mas também existem regiões perto da estrela onde as temperaturas são muito mais altas. "Muitos elementos ainda estão no estado gasoso e os blocos de construção planetária têm uma composição completamente diferente," diz a astrofísica. Com os seus modelos, a equipa de investigação calculou o aspeto de um planeta formado numa região tão quente. Descobriram que o cálcio e o alumínio são os principais constituintes, juntamente com o magnésio e o silício, e que quase não existe ferro. "É por isso que planetas do género não podem ter um campo magnético como a Terra," explica Dorn. E uma vez que a estrutura interna é tão diferente, as suas atmosferas e o seu comportamento no que toca ao arrefecimento também diferem daquelas super-Terras normais. Portanto, a equipa fala de uma nova e exótica classe de super-Terras formadas a partir de concentrações de matéria a alta temperatura.
"O que é interessante é que estes objetos são completamente diferentes da maioria dos planetas semelhantes à Terra," diz Dorn - "se realmente existirem". Mas é muito provável que sim, como os astrofísicos explicam no seu artigo científico. "Nos nossos cálculos, descobrimos que esses planetas têm densidades 10 a 20% mais pequenas que a da Terra," explica a autora principal. A equipa também analisou outros exoplanetas com densidades similarmente baixas. "Nós analisámos diferentes cenários para explicar as densidades observadas," diz Dorn. Por exemplo, uma atmosfera espessa pode levar a uma densidade geral mais pequena. Mas dois dos exoplanetas estudados, 55 Cancri e e WASP-47 e, orbitam a sua estrela tão perto que a sua temperatura à superfície é de quase 3000 graus e teriam perdido esse invólucro gasoso há muito tempo. "HD 219134 b não é tão quente e a situação é mais complicada," explica Dorn. À primeira vista, a densidade mais baixa também pode ser explicada por oceanos profundos. Mas um segundo planeta em órbita da estrela, um pouco mais distante, torna este cenário improvável. Uma comparação entre os dois objetos mostra que o planeta interior não pode conter mais água ou gás do que o exterior. Ainda não está claro se os oceanos de magma podem contribuir para a densidade mais baixa.
"Encontrámos assim três candidatos que pertencem a uma nova classe de super-Terras com esta composição exótica," resume a astrofísica. Os investigadores também corrigiram uma imagem anterior da super-Terra 55 Cancri e, que fez manchetes em 2012 como o "diamante no céu". Os cientistas tinham assumido previamente que o planeta consistia na maioria de carbono, mas tiveram que descartar esta teoria com base em observações subsequentes. "Estamos a transformar o suposto planeta de diamante num planeta de safiras," termina Dorn.
