Um planeta gigante, identificado como TOI-5205 b, está desafiando as concepções estabelecidas sobre a formação planetária e despertando o interesse da comunidade científica global. Observado pelo Telescópio Espacial James Webb, este exoplaneta, de tamanho comparável a Júpiter, orbita uma estrela relativamente pequena e fria, mas exibe uma atmosfera que surpreende por sua baixa concentração de elementos pesados, o que contraria as teorias vigentes a respeito da formação de planetas gigantes.
As recentes observações, publicadas no The Astronomical Journal, resultam de um esforço colaborativo internacional liderado por Caleb Cañas, do Goddard Space Flight Center da NASA, com contribuições significativas de Shubham Kanodia da Carnegie Science e outros cientistas. A descoberta de que a atmosfera do TOI-5205 b possui menos elementos pesados do que sua estrela hospedeira é um achado inesperado que pode modificar a compreensão científica sobre as fases iniciais da formação de planetas gigantes.
TOI-5205 b é um planeta de tamanho joviano que orbita uma estrela com apenas 40% da massa do Sol. Durante os trânsitos, quando o planeta passa à frente de sua estrela, bloqueando aproximadamente seis por cento da luz estelar, astrônomos utilizam espectrógrafos para decompor a luz estelar em suas cores componentes, permitindo a identificação da composição química da atmosfera do planeta.
Em sistemas como o de TOI-5205 b, onde planetas massivos orbitam estrelas pequenas e frias a distâncias próximas, surgem desafios para os modelos existentes de formação planetária. Para investigar esses sistemas incomuns, Kanodia, Cañas e Jessica Libby-Roberts da Universidade de Tampa conduzem o maior programa de exoplanetas do ciclo 2 do JWST, denominado Red Dwarfs and the Seven Giants, que se concentra em mundos raros como TOI-5205 b, frequentemente referidos como GEMS (gigantes ao redor de estrelas anãs M).
O TOI-5205 b foi confirmado pela primeira vez em 2023, quando Kanodia liderou observações de acompanhamento baseadas em dados do Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito (TESS) da NASA. Agora, os pesquisadores utilizaram o JWST para examinar sua atmosfera em detalhes pela primeira vez. Após observar três trânsitos, a equipe encontrou um resultado inesperado: a atmosfera do planeta contém significativamente menos elementos pesados em comparação ao hidrogênio do que Júpiter. Ainda mais surpreendente, sua metalicidade é inferior à de sua estrela hospedeira, tornando-o diferente de qualquer planeta gigante estudado até agora.
Para compreender melhor essas descobertas, os pesquisadores Simon Muller e Ravit Helled, da Universidade de Zurique, usaram modelos avançados do interior planetário. Seus resultados sugerem que o planeta como um todo é cerca de 100 vezes mais rico em metais do que sua atmosfera aparenta ser. “Observamos uma metalicidade muito menor do que nossos modelos previam para a composição global do planeta, o que sugere que seus elementos pesados migraram para o interior durante a formação e agora seu interior e atmosfera não estão se misturando”, explicou Kanodia.
Esta pesquisa faz parte do GEMS Survey, que visa estudar planetas gigantes em trânsito ao redor de estrelas anãs M para entender melhor sua formação, estrutura interna e atmosferas. A equipe de pesquisa inclui astrônomos da Carnegie, como Peter Gao, Johanna Teske e Nicole Wallack, além de colaboradores de diversas instituições ao redor do mundo. Mais detalhes sobre esta fascinante descoberta podem ser encontrados aqui.
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