Kepler-51d: o planeta superinflado de densidade ultrabaixa escondido por uma névoa espessa

Bem para lá do nosso Sistema Solar, existe um planeta que parece não seguir as regras conhecidas. Ele é enorme - quase do tamanho de Saturno -, mas, de forma surpreendente, tem massa muito baixa para o seu volume.

Por isso, cientistas por vezes comparam mundos desse tipo a algodão-doce: em vez de compactos e densos, parecem inchados e "fofos".

Observações recentes indicam que esse planeta, que já era um enigma, pode estar a esconder ainda mais segredos.

Uma camada muito espessa de névoa envolve o astro, dificultando descobrir do que ele é feito ou até como se formou. É possível que essa névoa seja justamente o motivo de os investigadores continuarem sem respostas.

Um mundo estranho que não deveria existir

O planeta, chamado Kepler-51d, fica a cerca de 2.615 anos-luz de distância, na constelação do Cisne. Ele faz parte de um sistema com vários outros planetas igualmente incomuns, que partilham a mesma característica: densidade extremamente baixa.

São mundos grandes, mas incrivelmente leves - algo que os cientistas não costumam observar.

O estudo foi liderado por Jessica Libby-Roberts, investigadora de pós-doutoramento no Centro de Exoplanetas e Mundos Habitáveis da Penn State.

“Nós achamos que os três planetas internos que orbitam Kepler-51 têm núcleos minúsculos e atmosferas enormes, o que lhes dá uma densidade parecida com a de algodão-doce”, disse Libby-Roberts.

“Esses planetas superinflados de densidade ultrabaixa são raros e desafiam o entendimento convencional de como gigantes gasosos se formam. E, se já não fosse difícil explicar como um se formou, este sistema tem três!”

Só isso já levanta dúvidas importantes. Gigantes gasosos como Júpiter, em geral, formam-se com núcleos pesados, que depois atraem camadas espessas de gás. O Kepler-51d, porém, não parece encaixar nesse padrão.

Uma combinação de extremos

A maioria dos gigantes gasosos se forma longe da estrela, onde as temperaturas baixas ajudam os gases a acumular-se e permanecer no lugar. O Kepler-51d, por outro lado, está muito mais perto - a uma distância aproximada da que Vênus está do Sol.

Nessa posição, deveria ser difícil para um planeta manter uma atmosfera tão volumosa.

“Kepler-51 é uma estrela relativamente ativa, e os seus ventos estelares deveriam soprar e arrancar facilmente os gases deste planeta, embora a extensão dessa perda de massa ao longo da vida do Kepler-51d ainda seja desconhecida”, disse Libby-Roberts.

“É possível que o planeta tenha se formado mais longe e migrado para dentro, mas ainda ficamos com muitas perguntas sobre como este planeta - e os outros planetas deste sistema - se formaram.”

“O que há neste sistema que criou estes três planetas tão fora do comum, uma combinação de extremos que não vimos em nenhum outro lugar?”

Mesmo com ferramentas modernas, o planeta não entrega as respostas com facilidade.

Lendo um planeta pela luz da sua estrela

Os cientistas não conseguem tirar fotografias diretas de planetas a distâncias tão grandes. Em vez disso, analisam como o planeta altera a luz da sua estrela.

Quando o planeta passa na frente da estrela, uma parte dessa luz atravessa a atmosfera do planeta antes de chegar à Terra. Essa luz filtrada pode indicar quais gases estão presentes.

“A luz de uma estrela é filtrada pela atmosfera do planeta antes de chegar aos nossos telescópios”, disse Libby-Roberts.

“Se uma determinada molécula estiver presente na atmosfera e absorver um certo comprimento de onda de luz - assim como objetos de cores diferentes na Terra absorvem comprimentos de onda diferentes -, ela pode bloquear a luz naquele comprimento de onda.”

“Se observamos uma faixa de comprimentos de onda, ao longo de um espectro, obtemos uma espécie de impressão digital da atmosfera do planeta, que revela a sua composição.”

Normalmente, esse método funciona muito bem. Desta vez, não.

Uma névoa que bloqueia tudo

Ao usar o Telescópio Espacial James Webb, da NASA, os pesquisadores esperavam obter a visão mais nítida já registrada do Kepler-51d.

O telescópio consegue detetar uma faixa mais ampla de luz infravermelha, o que muitas vezes revela detalhes escondidos em atmosferas planetárias. Porém, em vez de sinais claros e de assinaturas químicas distintas, quase nada apareceu.

“Nós achamos que o planeta tem uma camada de névoa tão espessa que está absorvendo os comprimentos de onda de luz que analisamos, então não conseguimos ver as características por baixo”, disse Suvrath Mahadevan, coautor do estudo.

“Parece muito semelhante à névoa que vemos em Titã, a maior lua de Saturno, que tem hidrocarbonetos como metano, mas numa escala muito maior.”

“O Kepler-51d parece ter uma quantidade enorme de névoa - quase o raio da Terra -, o que seria uma das maiores que já vimos num planeta até agora.”

Essa névoa funciona como uma cortina, impedindo que se enxergue o que existe por baixo.

Será que poderia ser outra coisa?

A equipa também considerou outras hipóteses. Uma delas era a existência de anéis, como os de Saturno. Anéis poderiam bloquear a luz de um modo que faria o planeta parecer maior e, portanto, menos denso.

Mas os dados não encaixaram bem. “Em vez disso, vemos uma tendência linear, com mais luz sendo bloqueada em comprimentos de onda mais longos”, disse Libby-Roberts.

“Isso é incomum, e a explicação mais simples é uma névoa espessa. Os anéis teriam de ser de curta duração, compostos por materiais muito específicos e posicionados no ângulo exato, o que parece improvável, mas não podemos descartar completamente.”

“Se pudéssemos observar o planeta em comprimentos de onda ainda mais longos, como com o Instrumento de Infravermelho Médio do JWST, talvez conseguíssemos detetar os materiais que estariam num anel ou ver toda a extensão da camada de névoa.”

Por enquanto, a névoa continua a ser a melhor resposta, mesmo que gere mais perguntas do que soluções.

Por que este planeta importa

Planetas como o Kepler-51d são mais do que simples curiosidades. Eles estão a obrigar os cientistas a reverem o que julgavam saber.

“Antes de os astrônomos encontrarem planetas fora do nosso Sistema Solar, nós achávamos que tínhamos uma compreensão bem sólida de como os planetas se formavam”, disse Libby-Roberts.

“Mas começamos a encontrar exoplanetas que não se pareciam em nada com o nosso Sistema Solar, e temos esses mundos alienígenas que realmente desafiam o nosso entendimento sobre formação planetária.”

“Ainda não encontramos um sistema solar como o nosso, e conseguir explicar como todos esses planetas diferentes se formaram nos ajuda a entender como nos encaixamos no panorama maior e o nosso lugar no universo.”

O Kepler-51d é um desses desafios: um mundo leve e enevoado, que esconde a sua verdadeira natureza por trás de um véu espesso, obrigando os pesquisadores a reconstruírem o quebra-cabeça com base nas poucas pistas disponíveis.

O estudo completo foi publicado no Jornal Astronômico.