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O que há de bom em uma textura fofa que parece algodão doce? Acontece um planeta.

Uma coligação internacional de astrónomos descobriu recentemente um planeta invulgar, apelidado de WASP-193b, que é cerca de 50% maior que Júpiter e ainda é, de longe, o segundo planeta mais leve alguma vez descoberto.

Mas WASP-193b, que fica fora do nosso sistema solar, a cerca de 1.200 anos-luz da Terra, não é apenas uma raridade científica. O exoplaneta também pode ser fundamental para pesquisas futuras que investiguem a formação de planetas atípicos, de acordo com um estudo que descreve a descoberta publicado terça-feira na revista. Astronomia da natureza.

Este planeta do algodão doce não está sozinho; Existem outros planetas semelhantes que pertencem a uma categoria que os cientistas chamam de “Júpiteres protuberantes”. O planeta mais leve já descoberto é o planeta extremamente inchado Kepler 51dÉ aproximadamente do tamanho de Júpiter, mas 100 vezes mais leve que o gigante gasoso.

Khaled Al-Barqawi, principal autor do estudo, disse que os Júpiteres protuberantes permaneceram um mistério durante 15 anos. Mas o WASP-193b, devido ao seu tamanho, é um candidato ideal para análises posteriores pelo Telescópio Espacial James Webb e outros observatórios.

“O planeta é tão leve que é difícil pensar em material semelhante no estado sólido”, disse Al-Barqawi, pesquisador de pós-doutorado em ciências da Terra, atmosféricas e planetárias no MIT. Comunicado de imprensa. “A razão pela qual é próximo do algodão doce é porque ambos são feitos principalmente de gases leves, em vez de sólidos. O planeta é basicamente muito fino.”

WASP-193b, que os pesquisadores acreditam ser composto principalmente de hidrogênio e hélio, era um grande mistério para os pesquisadores resolverem. Como a densidade do exoplaneta é muito pequena em relação ao seu tamanho, calcular a sua massa tornou-se um desafio.

Normalmente, os cientistas determinam a massa usando uma técnica chamada velocidade radial, na qual os pesquisadores analisam como a estrela se formou. DomínioÉ um gráfico que indica a intensidade das emissões de luz nos comprimentos de onda e muda à medida que o planeta gira em torno dele. Quanto maior o planeta, mais o espectro da estrela pode mudar, mas isto não funcionou para WASP-193b, que é muito leve, e não causou nenhum impacto na estrela que a equipe pudesse detectar.

Al-Barqawi explicou que devido ao pequeno tamanho do sinal do cluster, a equipe levou quatro anos para coletar dados e calcular a massa do WASP-193b. Como os números extremamente baixos encontrados eram tão raros, os pesquisadores realizaram vários experimentos para analisar os dados, só para ter certeza.

“Inicialmente obtínhamos densidades muito baixas, o que foi muito difícil de acreditar no início”, disse o co-autor Francisco Pozuelos, investigador sénior do Instituto Astrofísico Andaluz de Espanha, num comunicado de imprensa.

No final, a equipe descobriu que a massa do planeta não ultrapassa 14% da massa de Júpiter, apesar de ser muito maior.

Mas um tamanho maior significa uma “atmosfera estendida” maior, disse o coautor do estudo Julian de Wit, professor associado de ciência planetária no MIT. Isto significa que WASP-193b fornece uma janela particularmente útil para a formação destes planetas bojo.

“Quanto maior for a atmosfera do planeta, mais luz poderá passar através dela”, disse De Wit à CNN. “Portanto, este planeta é claramente um dos melhores alvos que temos para estudar os efeitos atmosféricos. Ele servirá como uma Pedra de Roseta para tentar resolver o mistério dos Júpiteres protuberantes.”

Também não está claro como o WASP-193b se formou, disse Barqawi. Os “modelos evolutivos clássicos” dos gigantes gasosos não explicam totalmente este fenómeno.

“WASP-193b é um planeta mais exótico do que todos os planetas descobertos até agora”, disse ele.

Os investigadores que conduziram uma análise química detalhada do antigo gelo da Antárctida descobriram que a actual taxa de aumento do dióxido de carbono atmosférico é dez vezes mais rápida do que em qualquer altura dos últimos 50.000 anos.

Os resultados, publicados recentemente em Anais da Academia Nacional de Ciênciasfornece uma nova compreensão importante dos períodos de alterações climáticas abruptas no passado da Terra e oferece uma nova visão sobre os potenciais impactos das alterações climáticas hoje.

“Estudar o passado nos ensina quão diferente é a taxa atual de dióxido de carbono₂ “A mudança hoje é verdadeiramente sem precedentes”, disse Kathleen Wendt, professora assistente na Faculdade de Ciências da Terra, do Oceano e da Atmosfera da Universidade Estadual de Oregon e principal autora do estudo.

“A nossa investigação identificou as taxas mais rápidas de aumento natural do dióxido de carbono alguma vez registadas no passado, e a taxa a que ocorre hoje, impulsionada em grande parte pelas emissões humanas, é dez vezes superior.”

O dióxido de carbono, ou CO2, é um gás de efeito estufa que ocorre naturalmente na atmosfera. Quando o dióxido de carbono entra na atmosfera, contribui para o aquecimento climático devido ao aquecimento global. No passado, os níveis flutuaram devido aos ciclos da era glacial e outras causas naturais, mas hoje estão a aumentar devido às emissões humanas.

Análise de núcleo de gelo na Antártida

O gelo que se acumulou no Pólo Sul ao longo de centenas de milhares de anos inclui antigos gases atmosféricos presos em bolhas de ar. Os cientistas utilizam amostras deste gelo, recolhidas através de núcleos de perfuração até 3,2 quilómetros de profundidade, para analisar vestígios de produtos químicos e construir registos do clima passado. A National Science Foundation dos EUA apoiou a perfuração de gelo e a análise química utilizadas no estudo.

Pesquisas anteriores mostraram que durante a última era glacial, que terminou há cerca de 10 mil anos, houve vários períodos em que os níveis de dióxido de carbono pareciam ter saltado bem acima da média. Wendt disse que estas medições não eram suficientemente detalhadas para revelar a natureza completa das rápidas mudanças, limitando a capacidade dos cientistas de compreender o que estava a acontecer.

Uma fatia do núcleo de gelo da Antártica. Os pesquisadores estudam produtos químicos presos em gelo antigo para aprender sobre o clima passado. Crédito da imagem: Katherine Stelling, Universidade Estadual de Oregon

“Talvez você não espere ver isso no final da última era glacial”, disse ela. “Mas nosso interesse foi despertado e queríamos voltar a esses períodos e fazer medições com mais detalhes para ver o que estava acontecendo.”

Usando amostras do núcleo de gelo que divide a camada de gelo da Antártica Ocidental, Wendt e seus colegas investigaram o que estava acontecendo durante esses períodos. Eles identificaram um padrão que mostra que estes saltos no dióxido de carbono ocorreram juntamente com períodos de frio no Atlântico Norte, conhecidos como eventos Heinrich, que estão associados a mudanças climáticas abruptas em todo o mundo.

“Esses eventos Heinrich são realmente notáveis”, disse Christo Boisert, professor associado da Escola de Ciências da Terra, Oceânicas e Atmosféricas e coautor do estudo. “Achamos que é causado pelo colapso dramático da camada de gelo da América do Norte. Isto inicia uma reação em cadeia que envolve mudanças nas monções tropicais, nos ventos de oeste no Hemisfério Sul e nestas grandes explosões de dióxido de carbono.”₂ saindo dos oceanos.”

Compare os aumentos naturais e atuais de dióxido de carbono

Durante os maiores aumentos naturais, o dióxido de carbono aumentou cerca de 14 partes por milhão ao longo de 55 anos. Os saltos ocorreram uma vez a cada 7.000 anos ou mais. Às taxas atuais, o tamanho do aumento levaria apenas 5 a 6 anos.

As evidências sugerem que durante períodos anteriores de aumento natural de CO2, os ventos de oeste, que desempenham um papel importante na circulação oceânica profunda, também se intensificaram, levando a uma rápida libertação de dióxido de carbono do Oceano Antártico.

Outras investigações indicaram que estes ventos de oeste irão intensificar-se ao longo do próximo século devido às alterações climáticas. As novas descobertas sugerem que, se isso acontecer, reduzirá a capacidade do Oceano Antártico de absorver dióxido de carbono gerado pelo homem, observaram os investigadores.

“Dependemos do Oceano Antártico para absorver parte do dióxido de carbono que libertamos, mas o rápido aumento dos ventos do sul está a enfraquecer a sua capacidade de o fazer”, disse Wendt.

Referência: “O Oceano Antártico tem lançado dióxido de carbono na atmosfera há décadas₂ “Ascendendo através de Heinrich Stadiales”, de Kathleen A. Wendt, Christoph Nierpas-Ahls, Kyle Niezgoda, David Nunn, Michael Kalk, Laurie Mainville, Julia Gottschalk, James W. B. Ray, Jochen Schmidt, Hubertus Fischer, Thomas F. Stocker, Juan Muglia, David Ferreira, Sean A. Marcotte, Edward Brook e Christo Boisert, 13 de maio de 2024, Anais da Academia Nacional de Ciências.
doi: 10.1073/pnas.2319652121

Coautores adicionais incluem Ed Brock, Kyle Niezgoda e Michael Kalk, do estado de Oregon; Christoph Neerbas-Ahles Universidade de Berna na Suíça e no Laboratório Nacional de Física no Reino Unido; Thomas Stocker, Jochen Schmidt e Hubertus Fischer da Universidade de Berna; Laurie Mainville, da Universidade de Nova Gales do Sul, na Austrália; James Rae, da Universidade de St Andrews, Reino Unido; Juan Muglia da Argentina; David Ferreira, da Universidade de Reading, no Reino Unido, e Sean Marcotte, da Universidade de Wisconsin-Madison.

O estudo foi financiado pela Fundação Nacional de Ciência dos EUA.

Os astrônomos descobriram um planeta enorme e de baixa densidade chamado WASP-193b, que é 50% maior que o nosso planeta. Júpiter Mas tem uma densidade semelhante à do algodão doce. Esta descoberta desafia as actuais teorias de formação planetária, uma vez que os cientistas não conseguem explicar como tal planeta se formaria.

Astrônomos descobriram uma enorme e fofa bola alienígena de um planeta orbitando uma estrela distante em nossa galáxia via Láctea galáxia. A descoberta foi relatada em 14 de maio na revista Astronomia da natureza Por pesquisadores de Instituto de Tecnologia de MassachusettsA descoberta, feita na Universidade de Liège, na Bélgica, e noutros locais, é uma chave promissora para o mistério de como se formam estes planetas gigantes ultraleves.

O novo planeta, chamado WASP-193b, parece ser um anão do tamanho de Júpiter, mas a sua densidade é uma fração da sua densidade. Os cientistas descobriram que o gigante gasoso é 50% maior que Júpiter e cerca de um décimo mais denso, o que é muito baixo, semelhante à densidade do algodão doce.

WASP-193b é o segundo planeta mais leve já descoberto, depois do menor, Netuno-Como o mundo, Kepler 51d. O tamanho muito maior do novo planeta, combinado com a sua densidade extremamente leve, torna o WASP-193b algo atípico entre os mais de 5.400 planetas descobertos até agora.

“Encontrar estes objetos gigantes com densidades tão pequenas é realmente muito raro”, diz Khaled Al-Barqawi, autor principal do estudo e investigador de pós-doutoramento no MIT. “Existe uma classe de planetas chamados Júpiteres inchados, e há 15 anos que eles são um mistério sobre o que são. Este é um caso extremo dessa classe.

“Não sabemos onde colocar este planeta em todas as teorias de formação que temos agora, porque é uma anomalia em todas elas”, acrescenta o co-autor Francisco Pozuelos, investigador sénior do Instituto de Astrofísica da Andaluzia. Na Espanha. “Não podemos explicar como é que este planeta se formou com base em modelos evolutivos clássicos. Observar atentamente a sua atmosfera permitir-nos-á obter um caminho evolutivo para este planeta.”

Os co-autores do estudo do MIT incluem Julian de Wit, professor assistente no Departamento de Ciências da Terra, Atmosféricas e Planetárias do MIT, e Artem Burdanov, pesquisador de pós-doutorado no MIT, juntamente com colaboradores de várias instituições em toda a Europa.

Impressão artística do sistema WASP-193b. Crédito: Universidade de Liège

“Desenvolvimento interessante”

O novo planeta foi inicialmente avistado pelo Projeto Wide Angle Search for Planets, ou WASP, uma colaboração internacional entre instituições académicas que, em conjunto, operam dois observatórios robóticos, um no hemisfério norte e outro no sul. Cada observatório utiliza uma série de câmeras grande angulares para medir o brilho de milhares de estrelas individuais em todo o céu.

Em pesquisas realizadas entre 2006 e 2008, e novamente de 2011 a 2012, o Observatório WASP-South detectou trânsitos periódicos, ou quedas de luz, de WASP-193, uma estrela próxima e brilhante, semelhante ao Sol, localizada a 1.232 anos de distância da Terra. . Os astrónomos determinaram que as quedas periódicas no brilho da estrela eram consistentes com um planeta que orbita a estrela e bloqueia a sua luz a cada 6,25 dias. Os cientistas mediram a quantidade total de luz que o planeta bloqueou em cada trânsito, dando-lhes uma estimativa do tamanho do planeta gigante, aproximadamente do tamanho de um super-Júpiter.

Em seguida, os astrónomos procuraram determinar a massa do planeta, uma medida que revelaria então a sua densidade e talvez também pistas sobre a sua composição. Para obter uma estimativa da massa, os astrónomos normalmente usam a velocidade radial, uma técnica pela qual os cientistas analisam o espectro da estrela, ou diferentes comprimentos de onda da luz, à medida que o planeta orbita a estrela. O espectro de uma estrela pode mudar de maneiras específicas dependendo do que atrai a estrela, como o planeta que ela orbita. Quanto mais massivo for um planeta e quanto mais próximo estiver da sua estrela, mais o seu espectro se altera — uma distorção que pode dar aos cientistas uma ideia da massa do planeta.

Para WASP-193 b, os astrónomos obtiveram espectros adicionais de alta resolução da estrela obtidos por vários telescópios terrestres e tentaram usar a velocidade radial para calcular a massa do planeta. Mas continuou a aparecer vazio – especificamente, como se viu, o planeta era demasiado leve para ser detectado na sua estrela.

“Os planetas grandes são normalmente muito fáceis de detetar, porque são geralmente massivos e exercem um grande impacto na sua estrela,” explica De Wit. “Mas o que era difícil neste planeta era que, embora fosse enorme, a sua massa e densidade eram tão baixas que era muito difícil de detectar usando apenas a técnica da velocidade radial. Foi um desenvolvimento interessante.”

“[WASP-193b] “É tão brando que foram necessários quatro anos para coletar dados e mostrar que havia um sinal de massa, mas na verdade é muito pequeno”, diz Barqawi.

“Inicialmente estávamos obtendo densidades muito baixas e foi muito difícil de acreditar no início”, acrescenta Buzuelos. “Repetimos várias vezes o processo de análise de todos os dados para ter certeza de que esta era a verdadeira densidade do planeta porque era muito raro.”

Um mundo inflado

No final das contas, a equipe confirmou que o planeta era realmente muito leve. Eles calcularam que sua massa era cerca de 0,14 da massa de Júpiter. Sua densidade, derivada de sua massa, era de cerca de 0,059 gramas por centímetro cúbico. Em contraste, o peso de Júpiter é de cerca de 1,33 gramas por centímetro cúbico; A Terra é 5,51 gramas por centímetro cúbico maior. Talvez a substância com densidade mais próxima do novo planeta fofo seja o algodão doce, que tem uma densidade de cerca de 0,05 gramas por centímetro cúbico.

“O planeta é tão leve que é difícil pensar em matéria sólida comparável”, diz Barqawi. “A razão pela qual é próximo do algodão doce é porque ambos são feitos principalmente de gases leves, em vez de sólidos. O planeta é basicamente muito fino.”

Os investigadores suspeitam que o novo planeta é composto maioritariamente por hidrogénio e hélio, como a maioria dos outros gigantes gasosos da galáxia. Para WASP-193b, estes gases provavelmente formam uma atmosfera extremamente inchada que se estende por dezenas de milhares de quilómetros para além da atmosfera de Júpiter. Como um planeta poderia inchar tanto e ainda manter uma densidade de luz tão extrema é uma questão que nenhuma teoria existente de formação planetária pode ainda responder.

Para obter uma imagem melhor do novo mundo fino, a equipa planeia usar uma técnica D-Wit previamente desenvolvida para primeiro derivar certas propriedades da atmosfera do planeta, tais como a sua temperatura, composição e pressão em diferentes profundidades. Estas propriedades podem então ser usadas para calcular com precisão a massa do planeta. Por enquanto, a equipe vê o WASP-193b como um candidato ideal para estudos de acompanhamento por observatórios como o WASP-193b Telescópio Espacial James Webb.

“Quanto maior for a atmosfera de um planeta, mais luz poderá passar através dela”, diz de Wit. “Portanto, este planeta é claramente um dos melhores alvos que temos para estudar os efeitos atmosféricos. Ele servirá como uma Pedra de Roseta para tentar resolver o mistério dos Júpiteres protuberantes.”

Referência: “Uma atmosfera extensa e de baixa densidade em torno do planeta WASP-193 b do tamanho de Júpiter” por Khaled Al-Barqawi, Francisco J. Bozuelos, Coyle Hillier, Barry Smalley, Louise D. Nielsen, Prajwal Niraula, Michael Gillon, Julian de Wit, Simon Müller, Caroline Dorn, Ravit Held, Emmanuel Jehin, Brice Olivier Demaure, Valérie van Grootel, Abderrahmane Sepkew, Mourad Gashavi, David. Anderson, Zuhair Ben Khaldoun, François Bouchy, Artem Bordanov, Laetitia Delris, Elsa Ducrot, Leonel Garcia, Abdelhadi Al Jabri, Monica Lindell, Pierre F. L. Maxted, Catriona A. Murray, Peter Bellman Pedersen, Didier Kilo, Daniel Sebastian, Oliver Turner, Stefan Audrey, Mathilde Timmermans, Amaury HMG Triode e Richard G. West, 14 de maio de 2024, Astronomia da natureza.
DOI: 10.1038/s41550-024-02259-y

Esta pesquisa foi financiada, em parte, pela Associação Universitária e pelo Conselho de Instalações Científicas e Tecnológicas do Reino Unido para WASP; Conselho Europeu de Investigação; União Valónia-Bruxelas; e a Fundação Heising-Simons, Colin e Leslie Masson, e Peter A. Gilman, que apoiam o Artemis e outros telescópios SPECULOOS.