Quantidade de hélio na atmosfera de exoplanetas pode determinar seus destinos

Um novo estudo conduzido por pesquisadores das Universidades de Chicago, Michigan e Maryland sugere que o hélio pode se acumular na atmosfera de exoplanetas. Se confirmada, a descoberta pode explicar um enigma de décadas sobre o tamanho destes mundos, contribuindo também para a compreensão da evolução planetária.

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Os novos telescópios e métodos desenvolvidos nas últimas décadas proporcionaram a descoberta de milhares de exoplanetas (mundos que orbitam outras estrelas), com composição e tamanho bastante diversos. Hoje, os astrônomos estimam que pelo menos metade das estrelas parecidas com o Sol são orbitadas por ao menos um exoplaneta.

Estes mundos têm tamanho entre o da Terra e de Netuno, com atmosferas de hidrogênio e hélio. Entretanto, ao analisar as quantidades de exoplanetas, os cientistas notaram algo interessante: eles podem ser divididos em grupos com um exoplaneta com 1,5 vez o tamanho da Terra e em outro que contém mundos com o dobro do diâmetro do nosso ou mais.

Quase não há exoplanetas de tamanho “intermediário” entre estes dois grupos, o que forma uma lacuna chamada “vale do raio”. Para os autores do novo estudo, o vale pode ter relação com as atmosferas dos planetas — é o que explica Isaac Malsky, autor principal. “Por exemplo, talvez o grupo menor de planetas perdeu totalmente suas atmosferas, e existem apenas como núcleos rochosos”, sugeriu.

Para analisar como o calor e radiação da estrela pode afetar a atmosfera dos exoplanetas, eles desenvolveram modelos com base nos dados dos exoplanetas e leis da física. A equipe simulou cerca de 70 mil exoplanetas com tamanho e atmosferas com temperaturas variadas, orbitando estrelas diversas, e modelaram o que aconteceria com eles ao longo do tempo.

Eles descobriram que, após alguns bilhões de anos, o hidrogênio da atmosfera planetária pode escapar mais rapidamente que o hélio, resultando no acúmulo deste. Se a teoria estiver correta, significa que os planetas com atmosferas ricas em hélio devem ser comuns no grupo de exoplanetas maiores, como consequência do acúmulo do gás conforme eles perdem suas atmosferas.

Além disso, os grupos de exoplanetas de diferentes tamanhos podem ser formados devido a pequenas quantidades de hidrogênio e hélio, suficientes para formar atmosferas capazes de “inchar” o raio do exoplaneta. Se mantiverem alguma atmosfera, eles podem ser classificados no grupo dos planetas maiores; caso contrário, ficam no grupo dos mundos menores. Os resultados podem ser confirmados com observações de telescópios espaciais, como o James Webb.

O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista Nature Astronomy.

Fonte: Nature Astronomy; Via: UChicago