Uma equipa liderada pelo investigador Tomás Silva, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IAstro), na Universidade do Porto, usou dados de trânsitos da missão espacial Kepler (NASA), em conjunto com dados de velocidades radiais dos espectrógrafos do Observatório Europeu do Sul (ESO) CORALIE e HARPS, para detetar o HD 137496 b, um raro super mercúrio. Os resultados acabam de ser publicados na revista Astonomy & Astrophysics.
Atualmente a fazer o seu doutoramento no departamento de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da U.Porto (FCUP), Tomás Silva destaca que “este planeta entra diretamente para o grupo extremamente restrito dos super mercúrios detetados até hoje, o que só foi possível graças à precisão alcançada neste estudo, quer na caracterização do planeta, quer na caracterização da estrela.”
Os super mercúrios têm uma composição com uma grande percentagem de ferro – no caso do HD 137496 b, mais de 70% da sua massa – o que não é de todo espelhado na composição química da estrela.
Gráfico da massa em função do raio, de vários exoplanetas na base de dados TEPcat. Os valores são em relação à massa e ao raio da Terra, isto é, o nosso planeta (bola azul no canto inferior esquerdo) tem R=1 e M=1. Estão ainda indicadas as curvas com as possíveis composições destes planetas, desde compostos 100% por água (H20 – curva azul clara), até 100% por ferro (Fe – linha castanha). O super mercúrio HD 137496 b aparece ligeiramente acima da linha indicativa de 75% Fe. (Crédito: Azevedo Silva et al., 2022)
O mistério da formação dos planetas
Atualmente, encontram-se detetados mais de 4500 exoplanetas, mas o HD 137496 b não é apenas mais um. “A sua invulgar alta densidade é difícil de explicar com os modelos atuais de formação planetária. Só conhecemos uma mão cheia destes super mercúrios, pelo que estes representam um desafio e uma oportunidade para melhorarmos os nossos conhecimentos acerca da formação de planetas”, nota Olivier Demangeon (IAstro & DFA-FCUP).
Um dos principais objetivos da investigação em exoplanetas é conseguir relacionar as características físicas de uma estrela, como a sua composição, com as dos planetas em seu redor. No entanto, as propriedades de alguns destes exoplanetas são tão diferentes da sua estrela, que sugerem a existência de outros processos de formação de planetas, para além da simples agregação dos materiais do disco protoplanetário.
Entre as várias hipóteses para explicar a alta percentagem de ferro nos super mercúrios estão cenários de formação e evolução planetária que incluem impactos destes com asteróides, planetésimais ou até outros planetas, embora os impactos só consigam explicar um aumento desta percentagem por um fator de dois. Outros fatores adicionais, como uma combinação de altas temperaturas e interações magnéticas que podem ter concentrado os materiais ricos em ferro do disco protoplanetário na zona de formação deste tipo de planetas, ou até exoplanetas gigantes que ao migrarem para mais próximo da estrela tiveram as suas atmosferas arrancadas, deixando exposto o seu núcleo.
No caso do HD 137496 b, há algo de promissor nos dados agora ocnhecidos. “Devido à grande proximidade do planeta à estrela, as altas temperaturas e falta de atmosfera permitem que a superfície vaporize e escape, com os materiais a ficarem albergados numa espécie de exosfera que se assemelha à cauda de um cometa. Medir os elementos presentes na exosfera permite-nos saber a composição da superfície deste planeta”, explica Tomás Silva.
Além do super mercúrio, os dados revelaram ainda a existência do HD 137496 c, um exoplaneta semelhante a Júpiter, com uma órbita mais distante e excêntrica.
“Este sistema é uma pequena peça no puzzle do que são os ainda misteriosos mecanismos de formação e evolução em tais sistemas”, reforça o investigador.
Segundo Nuno Cardoso Santos (IAstro & DFA-FCUP), investigador principal da equipa de Sistemas Planetários do IAstro, “este estudo ilustra o domínio abrangente que a equipa do IAstro tem na área de exoplanetas e no estudo das suas estrelas. Apenas combinando os diferentes métodos foi possível chegar ao resultado agora alcançado.”.
A estratégia do IAstro nesta área, atualmente em plena implementação com o espectrógrafo ESPRESSO (ESO), irá continuar durante os próximos anos, com o lançamento do telescópio espacial PLATO (ESA) em 2026, da missão ARIEL (ESA) em 2029, e da instalação do espectrógrafo HIRES no maior telescópio da próxima geração, o ELT (ESO), previsto para entrar em funcionamento em 2030.
