Exoplaneta em formato elipsoidal tem atmosfera rica em carbono. “Nossa reação coletiva foi: ‘O que diabos é isso?’“

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) descobriu o que pode ser o exoplaneta mais estranho já encontrado. Com forma elipsoidal e atmosfera diferente de qualquer outra já vista, a equipe responsável pela descoberta não consegue explicar como tal planeta se formou.

O planeta PSR J2322-2650b tem uma massa semelhante à de Júpiter e orbita um pulsar – uma forma jovem de estrela de nêutrons, uma pequena “estrela morta”, que gira rapidamente, emitindo feixes de radiação como um farol á beira-mar. Tecnicamente, o sistema é classificado como um “pulsar viuva-negra”, uma estrela binária que normalmente contém um pulsar e um corpo estelar, que o pulsar erode e consome com seus jatos de radiação.

Isso em si não é estranho. Os primeiros exoplanetas confirmados, Poltergeist (PSR B1257+12 B) e Phobetor (PSR B1257+12 C), descobertos em 1992, também orbitam pulsares. No entanto, PSR J2322-2650b tem forma elipsoidal, como uma bola de futebol americano, e uma atmosfera como nenhuma outra já vista pelos cientistas.

“Foi uma surpresa absoluta”, disse Peter Gao, membro da equipe do Laboratório Carnegie de Ciências Terrestres e Planetárias, em um comunicado. “Lembro-me de que, depois de coletarmos os dados, nossa reação coletiva foi: ‘O que diabos é isso?’ É extremamente diferente do que esperávamos.”

Pulsar A apenas cerca de 1,6 milhão de km da estrela, o planeta completa uma órbita a cada 8 horas, aproximadamente. Seu formato achatado surge das forças de maré geradas pela poderosa gravidade da estrela.

Como todas as estrelas de nêutrons, os pulsares nascem quando estrelas massivas, com pelo menos 10 massas solares, esgotam o combustível para a fusão nuclear. Isso resulta na expulsão das camadas externas da estrela e da maior parte de sua massa em uma explosão de supernova.

O que resta é um núcleo com entre uma e duas vezes a massas solares, que se comprime até cerca de 20 km de diâmetro. Como retém momento angular, o corpo pode girar a até 700 vezes por segundo.

O pulsar PSR J2322-2650 emite intensa radiação gama, mas não emite muita luz infravermelha. Como o JWST, de US$ 10 bilhões, foi projetado para observações no infravermelho, a estrela morta não bloqueia a visão do exoplaneta.

Exoplaneta Isso permitiu que a equipe investigasse a atmosfera do exoplaneta em detalhes e descobrisse sua composição única. Ela é composta principalmente de hélio e carbono e provavelmente contém nuvens de fuligem de carbono que se condensam para criar diamantes que caem sobre o planeta.

“Este é um novo tipo de atmosfera planetária que ninguém jamais viu antes”, disse Michael Zhang, da Universidade de Chicago, líder da equipe. “Em vez de encontrarmos as moléculas normais que esperamos ver em um exoplaneta – como água, metano e dióxido de carbono – encontramos carbono molecular, especificamente carbono-3 e carbono-2.”

PSR J2322-2650b está em rotação travada por maré: um lado está permanentemente voltado para a estrela de nêutrons. O lado diurno tem temperatura máxima de 2.040 °C , enquanto o lado noturno tem mínima de 650 °C.

Nessas temperaturas, o carbono molecular deveria se ligar a outros tipos de átomos, tornando-se dominante apenas se houver quase nenhum oxigênio ou nitrogênio na atmosfera. Das cerca de 150 atmosferas de exoplanetas estudadas até o momento, nenhuma outra apresentou carbono molecular detectável.

“Será que esse objeto se formou como um planeta normal? Não, porque a composição é completamente diferente”, disse Zhang. “Será que se formou pela remoção da camada externa de uma estrela, como acontece com os sistemas ‘viúva-negra’? Provavelmente não, porque a física nuclear não produz carbono puro. É muito difícil imaginar como se chega a essa composição extremamente rica em carbono. Parece descartar todos os mecanismos de formação conhecidos.”

Fenômeno Existe uma possível explicação para a criação desse planeta. Ela depende de um fenômeno único que ocorre em sua atmosfera.

“À medida que a estrela companheira esfria, a mistura de carbono e oxigênio em seu interior começa a cristalizar. Cristais de carbono puro flutuam até a superfície e se misturam ao hélio, e é isso que observamos”, disse Roger Romani, membro da equipe e pesquisador da Universidade Stanford.

“Mas então algo precisa acontecer para manter o oxigênio e o nitrogênio afastados.” E é aí que está o mistério “Mas é bom não saber tudo. Estou ansioso para aprender mais sobre as peculiaridades dessa atmosfera. É ótimo ter um enigma para desvendar.”