Desde que os astrónomos descobriram o primeiro mundo fora do sistema solar, em meados da década de 1990, estes planetas extra-solares ou “exoplanetas” têm-nos surpreendido com as suas características estranhas.
O planeta, designado PSR J2322-2650b, tem uma massa em torno da de Júpiter e orbita uma estrela morta chamada pulsar que emite jatos gêmeos de radiação que varrem o universo como um farol cósmico. Tecnicamente, o sistema é classificado como um “pulsar de janela negra”, uma estrela binária que normalmente contém um pulsar e um corpo estelar, que o pulsar corrói e devora com seus jatos de radiação.
Isso em si não é tão estranho. Os primeiros planetas além do sistema solar já confirmados, Poltergeist (PSR B1257+12 B) e Phobetor (PSR B1257+12 C), descobertos em 1992, também orbitam pulsares, uma forma jovem e de rápida rotação de estrela de nêutrons.
No entanto, o que diferencia o PSR J2322-2650b é o fato de ele ter uma forma elipsóide, como um limão planetário ou uma bola de futebol, e ter uma atmosfera como nenhum cientista jamais viu antes.
“Esta foi uma surpresa absoluta”, disse Peter Gao, membro da equipe do Carnegie Earth and Planets Laboratory. disse em um comunicado. “Lembro-me que depois de obtermos os dados, a nossa reacção colectiva foi: ‘Que diabos é isto?’ É extremamente diferente do que esperávamos.”
A atmosfera do PSR J2322-2650b é dominada por hélio e carbono, e provavelmente contém nuvens de fuligem de carbono que se condensam para criar diamantes que chovem sobre o planeta.
A apenas cerca de 1,6 milhão de quilômetros de sua estrela-mãe pulsar (a Terra está cerca de 100 vezes mais distante do Sol), o PSR J2322-2650b completa uma órbita a cada 8 horas ou mais. A sua forma semelhante a um limão emerge das forças das marés geradas no interior do planeta pela poderosa gravidade da estrela morta à qual se agarra.
“Um novo tipo de atmosfera planetária que ninguém jamais viu antes”
Como todas as estrelas de nêutrons, os pulsares nascem quando estrelas massivas com pelo menos 10 vezes o tamanho do Sol esgotam o combustível para fusão nuclear. Isto faz com que as camadas exteriores da estrela, e a maior parte da sua massa, sejam destruídas numa explosão de supernova.
Deixado para trás está um núcleo com entre 1 e 2 vezes a massa do Sol que se comprime até uma largura de cerca de 20 quilómetros e, como retém o momento angular, pode girar até 700 vezes por segundo!
A estrela-mãe do PSR J2322-2650b é exatamente o chamado pulsar de milissegundos, mas embora emita intensa radiação de raios gama, não emite muita luz infravermelha. Como o JWST foi projetado para ver o cosmos no infravermelho, isso significa que esta poderosa estrela morta não bloqueia o Telescópio espacial de US$ 10 bilhõesvisão do PSR J2322-2650b.
Isto permitiu à equipa investigar detalhadamente a atmosfera do PSR J2322-2650b e descobrir a sua composição única.
“Este é um novo tipo de atmosfera planetária que ninguém jamais viu”, disse o líder da equipe, Michael Zhang, da Universidade de Chicago. “Em vez de encontrar as moléculas normais que esperamos ver num exoplaneta – como água, metano e dióxido de carbono – vimos carbono molecular, especificamente carbono-3 e carbono-2.”
PSR J2322-2650b está travado por maré em sua estrela, o que significa que um lado fica permanentemente voltado para a estrela de nêutrons, o lado diurno do planeta, enquanto o outro fica voltado para o espaço em perpetuidade, seu lado noturno.
O lado diurno do PSR J2322-2650b tem uma temperatura máxima de 3.700 graus Fahrenheit (2.040 graus Celsius), enquanto o lado noturno tem uma temperatura mínima de 1.200 graus Fahrenheit (650 graus Celsius).
A estas temperaturas, o carbono molecular deverá ligar-se a outros tipos de átomos, só se tornando dominante se quase não houver oxigénio ou nitrogénio na atmosfera do planeta. Das cerca de 150 atmosferas de exoplanetas estudadas até agora, nenhuma outra possuía carbono molecular detectável.
“Essa coisa se formou como um planeta normal? Não, porque a composição é totalmente diferente”, disse Zhang. “Será que se formou removendo a parte externa de uma estrela, como se formam os sistemas ‘normais’ de viúva negra?
“Provavelmente não, porque a física nuclear não produz carbono puro. É muito difícil imaginar como se consegue esta composição extremamente enriquecida em carbono. Parece excluir todos os mecanismos de formação conhecidos.”
Existe uma rota possível para a criação deste planeta, dependendo de um fenômeno único que ocorre na atmosfera bizarra do PSR J2322-2650b.
“À medida que a companheira esfria, a mistura de carbono e oxigênio no interior começa a cristalizar. Cristais de carbono puro flutuam até o topo e se misturam ao hélio, e é isso que vemos”, disse Roger Romani, membro da equipe e pesquisador da Universidade de Stanford. “Mas então algo tem que acontecer para manter o oxigênio e o nitrogênio afastados. E é aí que entra o mistério.
“Mas é bom não saber tudo. Estou ansioso para aprender mais sobre a estranheza desta atmosfera. É ótimo ter um quebra-cabeça para resolver.”
