XO-3b, um Júpiter quente numa órbita excêntrica.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)
Imagine estar num lugar onde os ventos são tão fortes que se movem à velocidade do som. Este é apenas um aspeto da atmosfera de XO-3b, um de uma classe de exoplanetas (planetas para lá do nosso Sistema Solar) conhecidos como Júpiteres quentes. A órbita excêntrica do planeta também leva a variações sazonais centenas de vezes mais fortes do que as que temos cá na Terra.
Num artigo publicado recentemente, uma equipa de investigação liderada pela Universidade McGill fornece uma nova visão sobre o aspeto das estações num planeta para lá do nosso Sistema Solar. Os investigadores também sugerem que a órbita oval, as temperaturas extremamente elevadas (2000º C, quente o suficiente para vaporizar rocha) e o "inchaço" de XO-3b revelam vestígios da história do planeta. Os achados vão potencialmente fazer avançar tanto a compreensão científica de como os exoplanetas se formam e evoluem como dar algum contexto aos planetas do nosso próprio Sistema Solar.
Os Júpiteres quentes são mundos gasosos e massivos como Júpiter, mas que orbitam mais perto das suas estrelas hospedeiras do que Mercúrio orbita o Sol. Embora não existam no nosso próprio Sistema Solar, parecem ser comuns por toda a Galáxia. Apesar de serem o tipo de exoplaneta mais estudado, ainda permanecem grandes questões sobre como se formam. Será que podem existir subclasses de Júpiteres quentes com diferentes histórias de formação? Por exemplo, será que estes planetas tomam forma longe das suas estrelas-mãe - a uma distância onde faz frio suficiente para que moléculas como a água se tornem sólidas - ou mais perto? O primeiro cenário encaixa melhor nas teorias sobre como os planetas do nosso próprio Sistema Solar nasceram, mas o que leva estes tipos de planetas a migrar para tão perto das suas estrelas-mãe continua a não ser claro.
Para testar essas ideias, os autores utilizaram dados do aposentado Telescópio Espacial Spitzer da NASA para analisar a atmosfera do exoplanetas XO-3b. Observaram estações excêntricas e mediram as velocidades do vento no planeta, obtendo uma curva de fase do planeta ao completar uma revolução completa em torno da sua estrela hospedeira.
Olhando para a dinâmica atmosférica e para a evolução interior
"Este planeta é um estudo de caso extremamente interessante para a dinâmica atmosférica e para a evolução interior, pois está situado num regime intermédio de massa planetária onde os processos normalmente negligenciados por Júpiteres quentes menos massivos podem entrar em jogo," diz Lisa Dang, autora principal de um artigo publicado recentemente na revista The Astronomical Journal, estudante de doutoramento no Departamento de Física da Universidade McGill. "XO-3b tem uma órbita oval em vez da órbita circular de quase todos os outros Júpiteres quentes conhecidos. Isto sugere que migrou recentemente em direção à sua estrela-mãe; se for esse o caso, acabará por instalar-se numa órbita mais circular."
A órbita excêntrica do planeta também leva a variações sazonais centenas de vezes mais fortes do que as que temos cá na Terra. Nicolas Cowan, professor na mesma instituição de ensino, explica: "O planeta inteiro recebe três vezes mais energia quando está mais perto da sua estrela - durante um breve verão, do que quando está mais longe da estrela."
Os investigadores também reavaliaram a massa e o raio do planeta e descobriram que o planeta é surpreendentemente mais "inchado" do que o esperado. Sugeriram que a possível fonte deste aquecimento pode ser devido a fusão nuclear remanescente.
Excesso de calor e inchaço devido ao aquecimento provocado por marés?
Observações do Gaia, uma missão da ESA, descobriram que o planeta está mais inchado do que o esperado, o que indica que o seu interior pode ser particularmente energético. As observações pelo Spitzer também sugerem que o planeta produz muito do seu próprio calor, uma vez que o excesso de emissão térmica de XO-3b não é sazonal - é observado ao longo de todo o ano de XO-3b. É possível que o calor em excesso venha do interior do planeta, através de um processo chamado aquecimento de maré. O "aperto" gravitacional da estrela no planeta oscila à medida que a órbita oblonga o leva para mais longe e depois para mais perto. As alterações resultantes na pressão interior produzem calor.
Para Dang, este Júpiter quente invulgar proporciona uma oportunidade para testar ideias sobre quais os processos de formação que podem produzir certas características nestes exoplanetas. Por exemplo, será que o aquecimento de maré noutros Júpiteres quentes também pode ser um sinal de migração recente? XO-3b, por si só, não vai desvendar o mistério, mas serve como um teste importante para ideias emergentes sobre estes gigantes escaldantes.
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