James Webb revela a exoplaneta PSR J2322-2650b e sua atmosfera impossível

A ideia de “normalidade” já é bastante relativa aqui na Terra - e fica ainda mais elástica no espaço desde que o James Webb apontou seus olhos para esta exoplaneta.

“Que diabos é isso?”, foi a reação praticamente unânime do time de Peter Gao (Carnegie Earth and Planets Laboratory) quando chegaram os dados do James Webb (JWST). O telescópio de US$ 10 bilhões da NASA acabara de enviar o retrato de uma exoplaneta que, de acordo com os modelos atuais de formação planetária, nem deveria ter conseguido existir.

Um “limão” cósmico em órbita de oito horas

Batizada de PSR J2322-2650b, ela não se parece com nada que já tenhamos visto - e esquisitices não faltam desde o começo da caça a exoplanetas, nos anos 1990. A primeira anomalia salta aos olhos: a apenas 1,6 milhão de quilômetros de sua estrela (contra 150 milhões de quilômetros entre a Terra e o Sol), ela sofre uma pressão gravitacional tão intensa que sua estrutura acabou totalmente deformada.

O resultado é uma forma elipsoidal, que a faz lembrar um limão gigante ou uma bola de rúgbi, e uma órbita concluída em meras oito horas. Só isso já seria algo inédito, porque nunca havíamos detectado um planeta com uma morfologia tão peculiar… mas isso é só o começo.

Um hospedeiro canibal: o pulsar “Viúva Negra”

Se a PSR J2322-2650b continua inteira num ambiente tão extremo, dá para chamar de milagre. Ela não circula uma estrela tranquila, e sim um pulsar “viúva negra”. Em termos simples, trata-se do cadáver de uma estrela massiva, ultradensa, que gira centenas de vezes por segundo enquanto varre o espaço com jatos de radiação gama de uma potência absurda.

Em sistemas binários desse tipo, o pulsar costuma ser letal: ele açoita o companheiro com radiação gama e raios X, que normalmente corroem a atmosfera e arrancam material rochoso. Ainda assim, contra qualquer expectativa, nosso “limão” cósmico não foi vaporizado e ainda por cima manteve uma atmosfera - que, por si só, é uma aberração termodinâmica.

O que o James Webb encontrou na atmosfera

Ao analisar a luz filtrada pelos gases do planeta, o James Webb não viu sinal de água (H₂O), metano (CH₄) ou dióxido de carbono (CO₂) - gases presentes em praticamente todas as atmosferas de exoplanetas. No lugar disso, apareceu apenas traços de carbono molecular puro (C₂ e C₃).

E aí está o problema: no Universo, o carbono é um elemento extremamente “pegajoso”. Basta haver um átomo de oxigênio ou de hidrogênio por perto para ele se ligar e formar moléculas estáveis. Para que o James Webb detecte só carbono puro a 2.040 °C (temperatura média diurna da atmosfera da PSR J2322-2650b), é necessário que oxigênio e hidrogênio tenham sido varridos do sistema.

O impasse é que uma assinatura atmosférica - ou uma reação química - desse tipo jamais foi observada em qualquer exoplaneta estudada até agora e, no estado atual, a equipe não consegue explicar como ela pode ter se formado. “Nenhum mecanismo de formação conhecido consegue explicar um planeta tão enriquecido em carbono”, afirma Michael Zhang, autor principal do estudo sobre esse mundo, compartilhado em 15 de dezembro na plataforma arXiv.

PSR J2322-2650b: um pesadelo teórico

Encontrar carbono sem oxigênio é como achar fumaça sem fogo: é uma impossibilidade termodinâmica dentro do cenário clássico de morte estelar. Se a PSR J2322-2650b fosse, como se suspeitava, o resíduo de uma estrela devorada pelo seu pulsar, o esperado seria detectar enormes quantidades de oxigênio e nitrogênio. Só que o espectro do James Webb é taxativo: esses elementos foram eliminados por algum mecanismo desconhecido - ou então nunca estiveram lá.

Como os pesquisadores não conseguem encaixar essa origem nos modelos usuais de nascimento planetário, eles passaram a considerar uma alternativa mais “exótica”, chamada separação de fase.

À medida que o pulsar esfria, a mistura de carbono e oxigênio dentro do planeta começaria a cristalizar. Nesse inferno gravitacional, cristais de carbono puro (mais leves) subiriam até o topo do manto planetário e, depois, seriam misturados ao hélio da atmosfera. Esse carbono “flutuante” seria o que o James Webb detectou. Sob calor e pressão extremos, ele se condensaria em nuvens de fuligem, provocando chuvas de diamantes microscópicos que afundariam em direção ao núcleo do planeta.

Ainda assim, até essa hipótese tropeça num ponto: ela continua sem explicar a ausência de oxigênio. “Parece que precisamos excluir todos os mecanismos de formação conhecidos”, diz Zhang. É também para isso que o James Webb foi projetado: para nos mostrar que ainda não conhecemos todas as regras que governam o Universo. A descoberta da PSR J2322-2650b é, sem dúvida, uma das demonstrações mais contundentes disso, porque sozinha ela desafia o conjunto inteiro de modelos de formação planetária hoje aceitos pela comunidade astrofísica. O que não desanima Roger Romani, outro integrante da equipe, que finaliza: “E é isso que também é empolgante: não entender tudo. Mal posso esperar para aprender mais sobre a estranheza dessa atmosfera. Ter um enigma assim para explorar é exatamente o que torna a pesquisa apaixonante”.