PSR J2322-2650b: James Webb revela exoplaneta em torno de um pulsar Viúva Negra

Normalidade já é um conceito bem relativo aqui na Terra - e no espaço ela ficou ainda mais elástica desde que o James Webb apontou seus “olhos” para esta exoplaneta.

“Que negócio é esse?”, foi a reação praticamente unânime do grupo liderado por Peter Gao, do Laboratório Carnegie de Terra e Planetas, quando os dados do James Webb (JWST) chegaram. O telescópio de 10 bilhões de dólares da NASA acabava de enviar o retrato de um mundo que, de acordo com os modelos atuais de formação planetária, simplesmente não deveria existir.

PSR J2322-2650b: o “limão” cósmico em órbita de 8 horas

Batizada de PSR J2322-2650b, a planeta não se parece com nada do que já vimos - e isso diz muito, considerando as excentricidades catalogadas desde o início da caça às exoplanetas nos anos 1990. A primeira estranheza salta aos olhos: a apenas 1,6 milhão de quilômetros de sua estrela (contra 150 milhões entre a Terra e o Sol), ela sofre uma pressão gravitacional tão intensa que sua estrutura foi totalmente distorcida.

O resultado é um corpo de formato elipsoidal, lembrando um limão gigante ou uma bola de rúgbi, que completa uma volta inteira em pouco mais de oito horas. Só essa morfologia já seria inédita - nunca tínhamos detectado uma planeta com uma aparência tão peculiar… mas isso é só o começo.

Um anfitrião canibal: o pulsar “Viúva Negra”

Se PSR J2322-2650b continua inteira num cenário tão extremo, dá para chamar de milagre. Ela não orbita uma estrela tranquila, e sim um pulsar do tipo “viúva negra”. Em termos simples, trata-se do remanescente ultra-denso de uma estrela massiva, girando centenas de vezes por segundo e varrendo o espaço com jatos de radiação gama de potência absurda.

Em sistemas binários desse tipo, o pulsar costuma ser letal: a vizinha é bombardeada por radiação gama e raios X, que em geral corroem a atmosfera e arrancam material rochoso. Ainda assim, contra todas as expectativas, nosso “limão” espacial não foi vaporizado - e ainda por cima manteve uma atmosfera, o que por si só já é uma aberração termodinâmica.

O que o James Webb encontrou na atmosfera

Ao estudar a luz filtrada pelos gases do planeta, o James Webb não viu qualquer sinal de água (H₂O), metano (CH₄) ou dióxido de carbono (CO₂) - gases presentes em praticamente todas as atmosferas de exoplanetas observadas até agora. No lugar deles, apareceram apenas traços de carbono molecular “puro” (C₂ e C₃).

É aí que a coisa emperra: no Universo, o carbono é notoriamente “pegajoso”. Quando há oxigênio ou hidrogênio por perto, ele tende a se ligar a eles, formando moléculas estáveis. Para o James Webb detectar só carbono puro a 2 040 °C (temperatura média diurna da atmosfera de PSR J2322-2650b), isso implica que oxigênio e hidrogênio foram removidos - ou “expulsos” - de alguma forma.

O problema é que uma assinatura atmosférica (ou um caminho químico) desse tipo nunca foi observada em nenhuma exoplaneta analisada até aqui e, no estado atual, a equipe não consegue explicar como ela poderia ter se formado. “Nenhum mecanismo de formação conhecido consegue explicar uma planeta tão enriquecida em carbono”, afirma Michael Zhang, autor principal do estudo sobre o objeto, divulgado em 15 de dezembro na plataforma arXiv.

PSR J2322-2650b: um pesadelo teórico

Encontrar carbono sem oxigênio é como encontrar fumaça sem fogo: vira uma impossibilidade termodinâmica quando se fala na morte “padrão” de uma estrela. Se PSR J2322-2650b fosse, como se suspeitava, o resíduo de uma estrela devorada pelo pulsar, o esperado seria detectar enormes quantidades de oxigênio e nitrogênio. Só que o espectro do James Webb não deixa margem: esses elementos foram eliminados por algum mecanismo desconhecido - ou então nunca estiveram ali.

Como os modelos tradicionais de nascimento planetário não dão conta desse cenário, os pesquisadores passaram a considerar uma via mais “exótica”, chamada de separação de fase.

À medida que o pulsar esfria, a mistura de carbono e oxigênio no interior da planeta começaria a cristalizar. Nesse inferno gravitacional, cristais de carbono puro (menos densos) subiriam em direção ao topo do manto, antes de se misturarem ao hélio da atmosfera. Seria esse carbono “flutuante” que o James Webb teria identificado. Sob calor e pressão extremos, o carbono se condensaria em nuvens de fuligem, provocando chuvas de diamantes microscópicos que afundariam rumo ao centro do planeta.

Ainda assim, mesmo essa explicação tem um ponto fraco: ela continua sem justificar a ausência de oxigênio. “Parece que precisamos descartar todos os mecanismos de formação conhecidos”, diz Zhang. É justamente para isso que o James Webb foi concebido: para expor que ainda não conhecemos todas as regras que governam o Universo. E a descoberta de PSR J2322-2650b é uma das demonstrações mais contundentes disso, porque sozinha coloca em xeque o conjunto de modelos de formação planetária aceitos hoje pela comunidade astrofísica. O que não desanima Roger Romani, outro integrante do time, que encerra: “É exatamente isso que é divertido: não entender tudo. Mal posso esperar para aprender mais sobre a estranheza dessa atmosfera. Ter um enigma assim para investigar é exatamente o que torna a pesquisa empolgante”.