🪐 Estes planetas são grandes demais para existir, e no entanto...
O sistema HR 8799, localizado a cerca de 133 anos-luz da Terra, abriga quatro gigantes gasosos cujas massas variam de cinco a dez vezes a de Júpiter. Esses objetos estão na fronteira difusa entre planetas e anãs marrons, estas últimas frequentemente chamadas de "estrelas fracassadas". Para analisar esses mundos, os pesquisadores usaram o telescópio espacial James Webb.
Exemplo de uma anã marrom (SIMP-0136).
Crédito: Evert Nasedkin/Trinity College Dublin
Durante anos, os cientistas debateram a formação desses gigantes. O mecanismo principal, chamado acreção do núcleo, envolve a aglomeração de materiais sólidos primeiro em um núcleo denso, que depois atrai gás. No entanto, a grandes distâncias orbitais onde a matéria é escassa, é amplamente aceito que esse processo deve ser muito lento para produzir planetas tão massivos.
Graças às observações no infravermelho do JWST, a composição química das atmosferas pôde ser estudada. A equipe se interessou não pelos gases comuns, mas por moléculas contendo enxofre, como o sulfeto de hidrogênio. A presença desse elemento na atmosfera de HR 8799 c indica fortemente que o planeta se formou por acreção do núcleo, pois o enxofre geralmente vem de grãos sólidos nos discos protoplanetários.
Esta descoberta demonstra que a acreção do núcleo pode operar mesmo para planetas extremamente massivos e distantes, desafiando assim a distinção tradicional entre os gigantes gasosos e as anãs marrons. Outra pista apoia essa ideia: os planetas de HR 8799 também apresentam um enriquecimento em elementos pesados, como carbono e oxigênio, em comparação com sua estrela, o que corrobora esse tipo de formação.
Para Jean-Baptiste Ruffio, autor principal do estudo, a detecção do enxofre sugere que esses planetas se formaram de maneira semelhante a Júpiter, apesar de sua massa muito maior. Esses resultados, publicados na Nature Astronomy, podem levar a uma revisão dos modelos de formação planetária e a uma redefinição dos limites do que é considerado um planeta.
Os três planetas internos orbitando a estrela HR 8799, capturados pelo JWST em 2023. A análise espectral detectou sulfeto de hidrogênio na atmosfera de HR 8799 c, indicando que o planeta massivo se formou por acreção do núcleo.
Crédito: Jean-Baptiste Ruffio, Jerry Xuan e al.
As Anãs Marrons e a Fusão do Deutério
As anãs marrons são objetos subestelares cuja massa é muito baixa para sustentar a fusão do hidrogênio, o processo que alimenta estrelas como o Sol. No entanto, elas podem fundir deutério, um isótopo do hidrogênio, o que as distingue dos planetas gigantes. Essa fusão ocorre em massas entre aproximadamente 13 e 80 vezes a de Júpiter.
Ao contrário dos planetas, as anãs marrons geralmente se formam pelo colapso direto de uma nuvem de gás, um processo semelhante ao nascimento das estrelas. Isso lhes confere propriedades intermediárias, com calor interno proveniente da contração gravitacional e da fusão limitada de deutério, e uma temperatura e luminosidade muito inferiores às das estrelas.
A fronteira entre as anãs marrons e os planetas gigantes massivos é difusa, pois alguns planetas podem atingir massas comparáveis. As observações químicas, como as do JWST, ajudam a diferenciá-las ao revelar as assinaturas de sua formação. Por exemplo, o enriquecimento em elementos pesados pode indicar uma origem por acreção.