Hubble vê “soluços” de anã vermelha evaporando atmosfera de planeta próximo

Um artigo publicado nesta quinta-feira (27) na revista The Astronomical Journal descreve uma descoberta feita pelo Telescópio Espacial Hubble, da NASA, sobre um dos sistemas planetários mais jovens já observados.

Localizada a apenas 32 anos-luz da Terra, a estrela AU Microscopii (AU Mic) tem menos de 100 milhões de anos (uma pequena fração da idade do nosso Sol, que tem 4,6 bilhões de anos).

AU Mic b, o planeta mais interno desse sistema, tem um período orbital de 8,46 dias e está a menos de 10 milhões de km da estrela-hospedeira. A título de comparação, isso representa cerca de 10% da distância entre Mercúrio e o Sol. 

O jovem mundo, que é inchado e gasoso e tem quase quatro vezes o diâmetro da Terra, orbita a anã vermelha tão de perto que experimenta uma explosão consistente e torrencial de energia liberada por ela, o que, normalmente, faz evaporar sua atmosfera de hidrogênio.

Observações do Hubble intrigam equipe de pesquisadores

No entanto, durante uma órbita observada pelo Hubble, o planeta parecia não estar perdendo nenhum material. Um ano e meio depois, o observatório registrou mais uma volta de AU Mic b em torno da estrela-mãe, desta vez captando sinais claros de perda atmosférica.

De acordo com um comunicado da NASA, essa extrema variabilidade entre órbitas impressionou os astrônomos. “Nunca vimos o escape atmosférico passar de completamente indetectável para muito detectável em um período tão curto quando um planeta passa na frente de sua estrela”, disse a pesquisadora Keighley Rockcliffe, do Dartmouth College, nos EUA. “Esperávamos realmente algo muito previsível, repetível. Mas acabou por ser estranho. Quando vi pela primeira vez, pensei: ‘Isso não pode estar certo’.”

Ela ficou igualmente intrigada ao ver, quando era detectável, a atmosfera de AU Mic b inchando na frente do planeta, como um farol em um trem em rápida direção. “Essa observação francamente estranha é uma espécie de teste de estresse para a modelagem e a física sobre a evolução planetária. Essa observação é muito legal porque estamos conseguindo sondar essa interação entre a estrela e o planeta que está realmente no mais extremo”.

O exoplaneta AU Mic b foi descoberto pelos telescópios espaciais Spitzer e TESS (sigla em inglês para “Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito”), ambos da NASA, em 2020. Ele foi detectado com o método de trânsito, que é quando os telescópios identificam uma ligeira queda no brilho da estrela quando o planeta cruza à sua frente.

O exoplaneta AU Mic b poderia abrigar vida?

Anãs vermelhas como AU Mic são as estrelas mais abundantes na Via Láctea. Portanto, elas devem hospedar a maioria dos planetas em nossa galáxia. 

Mas, será que planetas orbitando estrelas anãs vermelhas, como o AU Mic b, podem ser acolhedores para a vida? O principal obstáculo para isso é que as anãs vermelhas jovens têm explosões estelares ferozes expelindo radiação. O período de alta atividade dura muito mais do que o de estrelas como o nosso Sol.

Essas explosões são alimentadas por intensos campos magnéticos que se emaranham com os movimentos agitados da atmosfera estelar. Quando o emaranhado fica muito intenso, os campos se quebram e se reconectam, liberando enormes quantidades de energia que são de 100 a mil  vezes mais energéticas do que as erupções do nosso Sol. 

Conforme a NASA destaca, é como um show de fogos de artifício de ventos torrenciais, labaredas e raios-X. “Isso cria um ambiente de vento estelar realmente irrestrito e, francamente, assustador que está impactando a atmosfera do planeta”, disse Rockcliffe.

Sob essas condições tórridas, os planetas que se formam nos primeiros 100 milhões de anos após o nascimento da estrela devem experimentar a maior quantidade de escape atmosférico. Isso pode acabar arrancando completamente suas atmosferas.

“Queremos descobrir que tipos de planetas podem sobreviver a esses ambientes. Como eles finalmente ficarão quando a estrela se estabelecer? E haveria alguma chance de habitabilidade eventualmente, ou eles acabarão sendo apenas planetas incendiados?”, disse Rockcliffe. “Eles eventualmente perdem a maior parte de suas atmosferas e seus núcleos sobreviventes se tornam super-Terras? Nós realmente não sabemos como são essas composições finais porque não temos nada parecido em nosso sistema solar”.

Embora o brilho de AU Mic impeça o Hubble de ver diretamente AU Mic b, o telescópio pode medir mudanças no brilho aparente da estrela causadas pelo hidrogênio que evapora do planeta e escurece a luz estelar quando ele transita pela hospedeira. 

As mudanças nunca antes vistas no fluxo atmosférico do exoplaneta AU Mic b podem indicar uma variabilidade rápida e extrema nas explosões da anã vermelha. Segundo Rockcliffe, há muita variabilidade porque a estrela tem muitas linhas de campo magnético agitadas. Uma possível explicação para o hidrogênio desaparecido durante um dos trânsitos do planeta é que uma poderosa explosão estelar, vista sete horas antes, pode ter fotoionizado o gás que escapava até o ponto em que ele se tornou transparente à luz e, portanto, não era detectável.

Outra explicação é que o próprio vento estelar está moldando o fluxo planetário, tornando-o observável em alguns momentos e não observável em outros, até mesmo fazendo com que parte do fluxo de saída “soluce” à frente do próprio planeta. Isso é previsto em alguns modelos matemáticos, mas este é o primeiro tipo de evidência observacional de que isso acontece e em um grau tão extremo, dizem os pesquisadores.

As observações de acompanhamento do Hubble de mais trânsitos de Mic b devem oferecer pistas adicionais sobre a estranha variabilidade da estrela e do planeta, testando ainda mais modelos científicos de escape e evolução atmosférica exoplanetária.