Astrônomos descobrem planeta "rebelde" que cresce como uma estrela

Astrônomos observaram um planeta que, em alguns aspectos, se comporta mais como uma estrela — incluindo um surto de crescimento massivo sem precedentes para um planeta em livre flutuação. A descoberta foi publicada nesta quinta-feira (2) no The Astrophysical Journal Letters.

O planeta errante, que não orbita nenhuma estrela, é chamado Cha 1107-7626 e está localizado fora do nosso sistema solar, a 620 anos-luz da Terra, na constelação de Chamaeleon. Um ano-luz, ou a distância que a luz percorre em um ano, equivale a 9,46 trilhões de quilômetros.

O planeta tem uma massa entre cinco e dez vezes maior que a de Júpiter, o maior planeta do nosso sistema solar. E está ficando ainda maior a cada segundo, de acordo com a nova pesquisa.

Com idade estimada entre 1 milhão e 2 milhões de anos, o Cha 1107-7626 ainda está em formação, afirma o coautor do estudo Aleks Scholz, astrônomo da Universidade de St. Andrews, na Escócia. Pode parecer muito tempo, mas em termos astronômicos, o planeta está na infância. Em comparação, os planetas do nosso sistema solar têm cerca de 4,5 bilhões de anos.

O Cha 1107-7626 é cercado por um disco de gás e poeira, que cai constantemente sobre o planeta e se acumula durante um processo que os astrônomos chamam de acreção.

Mas a taxa de crescimento do jovem planeta é variável, segundo os autores do estudo.

Observações feitas com o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, no Deserto do Atacama, no Chile, junto com análises posteriores do Telescópio Espacial James Webb, mostraram que o planeta está acumulando material cerca de oito vezes mais rápido do que há alguns meses, engolindo gás e poeira a uma taxa recorde de 6,6 bilhões de toneladas por segundo.

Esta atividade incomum representa a maior taxa de crescimento já registrada para qualquer tipo de planeta, afirma o principal autor do estudo, Víctor Almendros-Abad, astrônomo do Observatório Astronômico de Palermo do Instituto Nacional de Astrofísica da Itália, e está lançando luz sobre a tumultuada formação e evolução dos planetas.

"Flagramos este planeta errante recém-nascido no ato de devorar material a um ritmo furioso", afirma o coautor sênior Ray Jayawardhana, reitor e professor de física e astronomia da Universidade Johns Hopkins, em comunicado.

"Ao monitorar seu comportamento nos últimos meses, com dois dos telescópios mais poderosos em terra e no espaço, conseguimos capturar um vislumbre raro da fase infantil de objetos isolados não muito mais pesados que Júpiter. Sua infância parece ser muito mais turbulenta do que imaginávamos."

Um surto de crescimento sem precedentes

Os astrônomos descobriram pela primeira vez o Cha 1107-7626 em 2008 e, desde então, têm observado-o com diferentes telescópios para aprender mais sobre como o planeta infantil evolui, bem como para estudar seu entorno.

A equipe de pesquisa observou o planeta com o Webb em 2024, fazendo uma clara detecção do disco circundante. Em seguida, os pesquisadores o estudaram usando o espectrôgrafo X-shooter do Very Large Telescope, que pode capturar diferentes comprimentos de onda de luz emitidos por um objeto, variando do ultravioleta ao infravermelho próximo.

As observações detectaram um evento intrigante quando o planeta passou de uma taxa de acreção estável em abril e maio para um surto de crescimento entre junho e agosto.

"Eu estava totalmente esperando que isso fosse um evento de curto prazo, porque esses são muito mais comuns", afirma Scholz. "Quando o surto continuou durante julho e agosto, fiquei absolutamente atônito."

Observações posteriores feitas usando o telescópio Webb também mostraram que a química do disco havia mudado.

O vapor d'água, presente durante o período de crescimento acelerado, não estava no disco anteriormente. O Webb é o único telescópio capaz de capturar mudanças tão detalhadas no ambiente para um objeto tão tênue, segundo Scholz. Antes desta pesquisa, os astrônomos só haviam observado mudanças químicas em discos ao redor de estrelas, nunca ao redor de um planeta.

A comparação entre observações feitas antes e durante o evento mostrou que a atividade magnética parece ser o principal fator por trás da quantidade de gás e poeira que cai sobre o planeta — um fenômeno tipicamente associado ao crescimento das estrelas.

No entanto, as novas observações sugerem que objetos com massa muito menor que as estrelas — o planeta errante tem menos de 1% da massa do nosso Sol — podem ter campos magnéticos fortes capazes de impulsionar o crescimento do objeto, segundo os autores do estudo.

Um planeta que age como uma estrela

A origem dos planetas errantes permanece obscura. É possível que sejam planetas expulsos de suas órbitas ao redor de estrelas devido à influência gravitacional de outros objetos. Ou talvez sejam os objetos de menor massa que se formam de maneira semelhante às estrelas. Para Cha 1107-7626, os astrônomos acreditam que seja a segunda opção.

"Este objeto provavelmente se formou de maneira similar às estrelas — a partir do colapso e fragmentação de uma nuvem molecular", afirma Scholz.

Uma nuvem molecular é uma imensa e fria nuvem de gás e poeira que pode se estender por centenas de anos-luz, segundo a Nasa.

"Estamos impressionados com o quanto a infância dos objetos de massa planetária livre se assemelha à das estrelas como o Sol", diz Jayawardhana em um comunicado. "Nossas novas descobertas enfatizam essa similaridade e sugerem que alguns objetos comparáveis a planetas gigantes se formam como as estrelas, a partir da contração de nuvens de gás e poeira acompanhadas por seus próprios discos, e passam por episódios de crescimento assim como estrelas recém-nascidas."

Ao comparar os novos dados com informações de arquivo, a equipe notou que o planeta também experimentou um evento de alto crescimento observado em 2016, sugerindo que ele pode passar por surtos recorrentes de crescimento. Agora, a equipe quer investigar quanto tempo duram os surtos e com que frequência ocorrem.

"A partir disso, podemos descobrir quanto eles realmente contribuem para o crescimento, ou o que está desencadeando fortes surtos de acreção", diz Scholz.

"O fato de observarmos explosões de acreção em uma gama tão ampla de objetos deve estar nos dizendo algo — ainda não estamos exatamente seguros do que seja."

Observar um comportamento tipicamente associado à formação de estrelas em um planeta jovem isolado é significativo, segundo Jacco van Loon, professor associado de astrofísica e diretor do Observatório Keele da Universidade Keele, na Inglaterra. Ele não participou da nova pesquisa, mas destacou que a riqueza de detalhes observacionais revelou uma química molecular complexa dentro do disco ao redor do planeta.

"Pesquisas futuras podem esclarecer até que ponto isso difere dos discos ao redor de estrelas em formação, mas minha curiosidade se concentra na possível composição das luas deste planeta massivo que também podem se formar neste material", diz van Loon. "Podemos apenas pensar em Titã, lua de Saturno, que possui atmosfera e clima, para imaginar como seria uma lua assim e se ela poderia eventualmente abrigar vida."

O estudo também marca um novo passo importante na compreensão do processo de acreção de planetas errantes, segundo Núria Miret Roig, professora assistente no departamento de física quântica e astrofísica da Universidade de Barcelona, na Espanha. Roig também não participou do novo estudo.

"Para aprofundar nossa compreensão sobre a origem desses corpos celestes exóticos", afirma Roig, "é essencial complementar este tipo de trabalho com estudos sobre sua abundância, composição atmosférica e a presença e propriedades de discos circundantes e companheiros."

Planetas errantes são incrivelmente escuros e fracos, tornando sua detecção difícil. Mas novos telescópios, como o Vera C. Rubin, o futuro Telescópio Extremamente Grande (ELT) no Chile e o Telescópio Espacial Nancy Grace Roman, com lançamento previsto para 2027, podem transformar a maneira como os astrônomos estudam esses mundos errantes — e descobrir o quão semelhantes às estrelas eles realmente são.

"O ELT será poderoso o suficiente não apenas para estudar esses planetas livres e tênues com muito mais detalhes, mas também, por exemplo, será possível procurar companheiros próximos que possam ser responsáveis por desencadear tais explosões", diz Almendros-Abad.

"O Rubin vai capturar essas raras explosões em toda a população conhecida de objetos jovens com massa planetária, nos oferecendo, pela primeira vez, um panorama estatístico de com que frequência elas acontecem e quanto tempo duram."