A ideia de “normal” já é relativa aqui na Terra - mas, no espaço, ela fica ainda mais elástica quando o James Webb aponta seus instrumentos para um mundo como este.
Quando os dados do James Webb (JWST) chegaram às mãos da equipe de Peter Gao (Carnegie Earth and Planets Laboratory), a reação foi praticamente unânime: « O que é isso? ». O telescópio de 10 bilhões de dólares da NASA havia acabado de enviar o retrato de uma exoplaneta que, pelos modelos atuais de formação planetária, simplesmente não deveria nem ter nascido.
Batizada de PSR J2322-2650b, ela não se parece com nada que já tenhamos visto - e olha que a caça às exoplanetas, desde os anos 1990, já colecionou muitas esquisitices. A primeira surpresa salta aos olhos: a apenas 1,6 milhão de quilômetros de sua estrela (contra 150 milhões entre a Terra e o Sol), ela sofre uma pressão gravitacional tão intensa que sua estrutura ficou totalmente deformada. O resultado é um formato elipsoidal, lembrando um limão gigante ou uma bola de rúgbi, e uma órbita completada em apenas oito horas. Isso, por si só, já seria inédito - nunca tínhamos detectado uma planeta com uma morfologia tão particular… mas é só o começo.
Un hôte cannibale : le pulsar « Veuve Noire »
Se a PSR J2322-2650b consegue sobreviver em um ambiente tão extremo, dá para chamar de milagre. Ela não orbita uma estrela tranquila, e sim um pulsar « viúva negra ». Em termos simples, é o cadáver de uma estrela massiva, ultra densa, que gira centenas de vezes por segundo enquanto varre o espaço com jatos de radiação gama de potência absurda.
Em sistemas binários desse tipo, o pulsar costuma ser mortal: ele bombardeia o companheiro com radiação gama e raios X, que normalmente corroem a atmosfera e arrancam material rochoso. Ainda assim, contra toda expectativa, nosso “limão cósmico” não foi vaporizado e ainda por cima manteve uma atmosfera - que, por si só, já é uma aberração termodinâmica.
Ao analisar a luz filtrada pelos gases do planeta, o James Webb não encontrou qualquer traço de água (H2O), metano (CH4) ou dióxido de carbono (CO2), gases presentes em praticamente todas as atmosferas exoplanetárias. No lugar disso, aparecem apenas vestígios de carbono molecular puro (C2 e C3).
E aí está o problema: no Universo, o carbono é um elemento extremamente “grudento”. Basta haver um átomo de oxigênio ou hidrogênio por perto para que ele se ligue e forme moléculas estáveis. Para que o James Webb detecte apenas carbono puro a 2.040 °C (temperatura média diurna da atmosfera de PSR J2322-2650b), é necessário que oxigênio e hidrogênio tenham sido eliminados.
O detalhe é que esse tipo de assinatura atmosférica - ou esse tipo de química - nunca tinha sido observado em nenhuma exoplaneta estudada até hoje e, no estado atual, a equipe não consegue explicar como isso poderia ter se formado. « Nenhum mecanismo de formação conhecido consegue explicar uma planeta tão enriquecida em carbono », diz Michael Zhang, autor principal do estudo sobre essa planeta, que foi compartilhado em 15 de dezembro na plataforma arXiv.
PSR J2322-2650b : un cauchemar théorique
Encontrar carbono sem oxigênio é como ver fumaça sem fogo: uma impossibilidade termodinâmica no contexto da morte de uma estrela “clássica”. Se a PSR J2322-2650b fosse, como se suspeitava, o resíduo de uma estrela devorada pelo seu pulsar, o esperado seria detectar uma enorme quantidade de oxigênio e nitrogênio. Mas o espectro do James Webb não deixa margem: esses elementos ou foram removidos por algum mecanismo desconhecido, ou nunca estiveram lá.
Como os pesquisadores não conseguem encaixar essa formação nos modelos atuais de nascimento planetário, eles passam a considerar um caminho mais “exótico”, chamado separação de fase.
À medida que o pulsar esfria, a mistura de carbono e oxigênio dentro da planeta começaria a cristalizar. Nesse inferno gravitacional, cristais de carbono puro (mais leves) subiriam em direção ao topo do manto antes de se misturarem ao hélio da atmosfera. Seria esse carbono “flutuante” que o James Webb teria detectado. Com calor e pressão extremos, o carbono se condensaria em nuvens de fuligem, gerando chuvas de diamantes microscópicos que afundam rumo ao coração do planeta.
Ainda assim, até essa hipótese tem um ponto fraco: ela continua sem explicar a ausência de oxigênio. « Parece que precisamos excluir todos os mecanismos de formação conhecidos », afirma Zhang. E é exatamente para isso que o James Webb foi projetado: para mostrar que ainda não conhecemos todas as regras que governam o nosso Universo. A descoberta da PSR J2322-2650b é certamente uma das demonstrações mais fortes disso, porque, sozinha, ela coloca em xeque o conjunto dos modelos de formação planetária hoje aceitos pela comunidade astrofísica. Nada disso desanima Roger Romani, outro membro da equipe, que conclui: « É justamente isso que é empolgante: não entender tudo. Mal posso esperar para aprender mais sobre a estranheza dessa atmosfera. Ter um enigma desses para explorar é exatamente o que torna a pesquisa apaixonante ».
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