Planetas parecidos com a Terra têm núcleos parecidos também

EurekAlert

Link para o original: Earth-like planets have Earth-like interiors

HARVARD-SMITHSONIAN CENTER FOR ASTROPHYSICS

Todas as crianças aprendem na escola a estrutura básica da Terra: uma fina crosta externa, um denso manto e um núcleo do tamanho de Marte. Porém, seria esta estrutura universal? Será que outros exoplanetas que orbitam suas próprias estrelas têm as mesmas três camadas? Novas pesquisas dizem que sim – eles têm interiores muito parecidos com a Terra.

“Queríamos saber como esses exoplanetas rochosos eram. No fim eles se parecem muito com a Terra” diz Li Zeng, principal autor do artigo do Centro Harvard-Simthsonian para Astrofísica (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics = CfA).

Para chegar a esta conclusão, Zeng e seus co-autores aplicaram um modelo de computação conhecido como Modelo de Referência Preliminar da Terra (Preliminary Reference Earth Model = PREM), que é o modelo padrão para o interior da Terra. Então eles fizeram os ajustes para acomodar diferentes massas e composições, e aplicaram-no a seis exoplanetas rochosos conhecidos, com massas e tamanhos bem medidos.

Descobriram que os outros planetas, a despeito de suas diferenças para com a Terra, todos deveriam ter um núcleo de ferro/níquel responsável por cerca de 30% da massa do planeta. Para comparar, cerca de um terço da massa da Terra está em seu núcleo. O restante de cada planeta deveria ser manto e crosta, tal como é na Terra.

“Só compreendemos a estrutura da Terra nos últimos cem anos. Agora, podemos calcular as estruturas de planetas que orbitam outras estrelas, muito embora não possamos ir lá”, acrescenta Zeng.

Este mesmo modelo pode ser aplicado a mundos menores e congelados, tais como luas e planetas anões no Sistema Solar exterior. Por exemplo, quando aplicou a massa e o tamnho de Plutão, a equipe descobriu que Plutão tem cerca de um terço de gelo (a maior parte gelo de água, mas também gelos de amônia e metano).

O modelo parte do pressuposto de que os exoplanetas distantes tenham composições químicas semelhantes à da Terra. Isso é um pressuposto razoável, com base na quantidade estimada de elementos químicos chave, tais como ferro, magnésio, silício e oxigênio nos sistemas próximos. No entanto, planetas que se tenham formado em regiões mais ricas ou pobres em metais [NT: para astrônomos e astrofísicos, tudo mais pesado que hidrogênio e hélio é “metal”] na galáxia podem ter estruturas interiores diferentes. A equipe espera explorar essa qustão em suas futuras pesquisas.

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O planeta das impossibilidades possíveis


Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Planeta misterioso intriga os astrônomos

 IMAGEM: Concepção artística de Kepler-78b, o planeta que não devia existir.

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Kepler-78b é um planeta que nem deveria existir. Este mundo de lava escaldante gira em torno de sua estrela a cada oito horas e meia a uma distância de menos de dois milhões de quilômetros – uma das órbitas mais apertadas que se conhece. Segundo as teorias correntes sobre a formação de planetas ,ele nem poderia se ter formado, tão perto de sua estrela, nem poderia ter se movido para lá.

“Esse planeta é um completo mistério”, diz o astrônomo David Latham do Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA, na sigla em inglês). “Não sabemos como ele se formou ou como ele chegou aonde está hoje. O que sabemos é que não vai durar para sempre”.

“Kepler-78b vai acabar sendo engolido pela estrela muito em breve, em termos astronômicos”, concorda o astrônomo do CfA Dimitar Sasselov.

Kepler-78b não é somente um mundo misterioso; ele é o primeiro planeta do tamanho da Terra, com uma densidade igual à da Terra, conhecido. Kepler-78b é cerca de 20% maior que a Terra, com um diâmetro de 15.000 km e pesa quase o dobro. Disso resulta que ele tem uma densidade semelhante à da Terra, o que, por sua vez, sugere que ele tem uma composição semelhante à da Terra: rochas e ferro.

 IMAGEM: Ilustração comparativa da Terra com o planeta Kepler-78b.

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A órbita apertada de Kepler-78b apresenta mais um desafio aos teóricos. Quando esse sistema planetário estava em formação, a jovem estrela era maior do que é agora. Ou seja, a atual órbita de Kepler-78b ficaria dentro da estrela mais gorda.

“Ele não pode ter se formado nesta posição porque não dá para se formar um planeta dentro de uma estrela. Ele não pode ter se formado mais distante e migrado para dentro, porque, se fosse assim, ele teria acabado mergulhando direto para dentro da estrela. Este planeta é um enigma”, explica Sasselov.

Segundo Latham, Kepler-78b é membro de uma nova classe de planetas recentemente identificados pela espaçonave Kepler da NASA. Esses planetas recentemente encontrados orbitam suas estrela em períodos menores que 12 horas. Eles também são pequenos, com um tamanho próximo do da Terra. Kepler-78b é o primeiro desta classe a ter sua massa medida.

“Kepler-78b é o próprio exemplo dessa nova classe de planetas”, observa Latham.

 IMAGEM: Diagrama ilustrativo da órbita apertada de Kepler-78b em torno de sua estrela.

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A equipe estudou o Kepler-78b usando um espectrografo de alta precisão recentemente posto em funcionamento, o HARPS-North, no Observatório de Roque de los Muchachos em La Palma. Eles coordenaram seu trabalho com outra equipe independente que usou o espectrógrafo HIRES no Observatório Keck. As medições efetuadas por ambas as equipes foram concordantes, o que aumenta a confiabilidade dos resultados.

Kepler-78b é um mundo condenado. As marés gravitacionais vão puxá-lo para mais perto ainda da estrela. Eventualmente, ele vai chegar tão perto que a gravidade da estrela vai rompê-lo em pedaços. Os teóricos predizem que Kepler-78b vai desaparecer nos próximos 3 bilhões de anos.

Curiosamente, nosso sistema solar pode ter tido um planeta como Kepler-78b. Mas, se teve, esse planeta foi destruído há muito tempo e não deixou vestígios para os astrônomos de hoje.

Kepler-78b orbita um estrela semelhante ao Sol, tipo G, localizada a 400 anos-luz da Terra na direção da constelação do Cisne (Cygnus).

 

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Nota do tradutor: o título deste post é um trocadilho com o título do livro de Louis Pauwels e Jacques Bergier, “O planeta das possibilidades impossíveis”, mas nada tem a ver com o assim chamado “realismo fantástico” .

Telescópio Hubble encontra “lixo” planetário em estrelas mortas


ESA/Hubble Information Centre

O Hubble descobre estrelas mortas “poluídas” com escombros de planetas

 IMAGEM:  Impressão artística do disco de detritos rochosos descobertos em torno de duas anãs brancas nas Híades

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As estrelas, conhecidas como anãs brancas — pequenos e tênues remanescentes de estrelas que já foram como nosso Sol — residem a 150 anos-luz de distância no Aglomerado das Híades na constelação de Taurus (Touro). O aglomerado é relativamente jovem, com apenas 625 milhões de anos.

Os  astrônomos acreditam que todas as estrelas se formaram em aglomerados. No entanto, a busca por planetas nesses aglomerados se provou infrutífera — dos cerca de 800 exoplanetas conhecidos, apenas 4 orbitam estrelas de um aglomerado. Essa escassez pode ser devida à natureza dos aglomerados estelares, jovens e ativos, produzindo clarões estelares e outras erupções que tornam difícil estudá-los em detalhes.

Um recente estudo, liderado por Jay Farihi da Universidade de Cambridge, voltou seus olhos para estrelas “aposentadas” em aglomerados para procurar por indícios de formação de planetas [1].

As observações espectroscópicas do Hubble identificaram silício nas atmosferas de duas anãs brancas e o silício é um dos principais ingredientes do material rochoso que forma a Terra e outros planetas rochosos do Sistema Solar. Esse silício pode ter vindo de asteroides que foram estraçalhados pela gravidade da anã branca quando passaram perto demais das estrelas. Os escombros rochosos provavelmente formaram um anel em torno das estrelas mortas e esse anel, por sua vez, atraiu o material para dentro.

Os escombros que foram detectados girando em torno das anãs brancas sugerem que planetas semelhantes á Terra se formaram quando essas estrelas nasceram. Depois que as estrelas colapsaram em anãs brancas, eventuais planetas do tipo gigante gasoso que tenham sobrevivido, podem ter atraído pela gravidade quaisquer sobras de cinturões de asteroides até órbitas bem próximas das estrelas [2].

“Encontramos os indícios químicos dos blocos de construção de planetas rochosos”, diz Farihi. “Quando essas estrelas nasceram, formaram planetas e há uma boa chance de que ainda retenham alguns deles. Os rastros de escombros rochosos que estamos vendo são um indício disto — eles são pelo menos tão rochosos como os mais primitivos corpos terrestres de nosso Sistema Solar”.

Além de encontrar silício nas atmosferas das estrelas das Híades, o Hubble também detectou baixos níveis de carbono. Isto é um outro sinal da natureza rochosa dos escombros, já que os astrônomos sabem que os níveis de carbono devem ser muito baixos em material rochoso semelhante ao da Terra. A descoberta dessa tênue assinatura química precisou do poder de resolução do Espectrógrafo de Origens Cósmicas (Cosmic Origins Spectrograph = COS) do Hubble, porque as “digitais” do carbono só podem ser detectadas em luz ultravioleta que não pode ser observada por telescópios com base em terra.

“Uma coisa que esta técnica de detecção de poluição em anãs brancas nos dá e que nenhuma outra técnica de detecção de planetas pode dar, é a química de planetas sólidos”, continua Farihi. “Com base na proporção silício-carbono em nosso estudo, por exemplo, nós realmente podemos afirmar que esse material é basicamente similar ao da Terra”.

Este novo estudo sugere que asteróides com menos de 160 km de diâmetro [3] foram rompidos pela forte força de marés das anãs brancas, antes de eventualmente caírem sobre as estrelas mortas [4].

A equipe planeja analisar mais anãs brancas com a mesma técnica, não só para identificar a composição das rochas, como também dos corpos que as geraram. “A beleza desta técnica é que, seja o que for que o Universo esteja fazendo, seremos capazes de medir isto”, afirma Farihi. “Nós temos usado o Sistema Solar como uma espécie de mapa, mas não sabemos o que o resto do Universo faz. Esperamos que, com o Hubble e seu poderoso COS em ultravioleta e nos futuros telescópios com base em terra de 30 e 40 metros, possamos contar mais sobre essa saga”.

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Notas

1] As duas estrelas anãs brancas “poluídas” das Híades fazem parte de uma pesquisa por escombros planetários em torno de mais de 100 anãs brancas, liderada por Boris Gänsicke da Universidade de Warwick, Reino Unido. Usando modelos computacionais das atmosferas de anãs brancas, Detlev Koester da Universidade de  Kiel na Alemanha está determinando as abundâncias de vários elementos que podem ser rastreados até planetas nos dados do COS.

[2] A observação de indícios de asteroides aponta a possibilidade da existência de planetas do tamanho da Terra no mesmo sistema. Os asteroides são os blocos de construção dos planetas maiores. Os processos de formação de planetas é de baixa eficiência e gera muito mais vezes corpos pequenos do que corpos grandes — no entanto, uma vez que os embriões rochosos do tamanho de asteroides se formem, certamente haverá a formação de planetas.

[3] A equipe estimou o tamanho dos asteroides cadentes, medindo a quantidade de poeira sendo engolida pelas estrelas — cerca de 10 milhões de gramas por segundo, o que equivale ao fluxo de um rio pequeno. E então compararam os dados com as medições de material cadente em outras anãs brancas.

[4] O estudo das Híades proporciona um vislumbre sobre o que vai acontecer com nosso Sistema Solar quando o Sol se extinguir, daqui a uns cinco bilhões de anos.

Notas para editores

O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a ESA e a NASA.

[1] A equipe internacional de astrônomos neste estudo compreende J. Farihi (Universidade de Cambridge, Reino Unido), B. T. Gänsicke (Universidade de Warwick, Reino Unido), D. Koester (Universidade de Kiel, Alemanha).

[2] Este novo estudo será publicado em Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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