A ideia de “normalidade” já é, por si, bastante relativa cá em baixo - mas tornou-se ainda mais elástica no espaço desde que o James Webb apontou o seu olhar para esta exoplaneta.
“O que é isto?” Foi esta a reacção, praticamente unânime, dentro da equipa de Peter Gao (Carnegie Earth and Planets Laboratory) quando chegaram os dados do James Webb (JWST). O telescópio da NASA, avaliado em 10 mil milhões de dólares, acabava de enviar o retrato de uma exoplaneta que, de acordo com os modelos actuais de formação planetária, nem sequer deveria ter existido.
PSR J2322-2650b: o “limão” cósmico e a órbita de oito horas
Baptizada PSR J2322-2650b, esta planeta não se parece com nenhuma outra - e ainda assim, desde os anos 1990 que a caça às exoplanetas nos habituou a várias esquisitices. A primeira estranheza salta à vista: está a apenas 1,6 milhões de quilómetros da sua estrela (em comparação com cerca de 150 milhões de quilómetros entre a Terra e o Sol). Tão perto, a pressão gravitacional é tão intensa que a sua estrutura acabou totalmente distorcida.
O resultado é uma forma elipsoidal, fazendo-a lembrar um limão gigante ou uma bola de râguebi, e completa uma volta à sua estrela em apenas oito horas. Só isto já seria notável, porque nunca tinha sido detectada uma planeta com uma morfologia tão fora do comum… mas o mais desconcertante ainda estava por vir.
Um anfitrião canibal: o pulsar “Viúva Negra”
Se a PSR J2322-2650b consegue manter-se inteira num cenário destes, é quase um milagre. Ela não orbita uma estrela tranquila: gira em torno de um pulsar “viúva negra”. Em termos simples, trata-se do remanescente ultra-denso de uma estrela massiva, a rodar sobre si própria centenas de vezes por segundo, enquanto varre o espaço com jactos de radiação gama de uma potência inacreditável.
Em sistemas binários deste tipo, o pulsar costuma ser letal: atinge o companheiro com radiação gama e raios X, que tendem a destruir a atmosfera e a arrancar material rochoso. Ainda assim, contra o esperado, este “limão” cósmico não foi vaporizado e conseguiu até preservar uma atmosfera - que, por si só, já é uma anomalia termodinâmica.
A assinatura atmosférica do JWST: carbono (C2 e C3) e ausência de H2O, CH4 e CO2
Ao estudar a luz que atravessa os gases da atmosfera, o James Webb não encontrou qualquer sinal de água (H2O), metano (CH4) ou dióxido de carbono (CO2) - gases que surgem em praticamente todas as atmosferas exoplanetárias analisadas até hoje. Em vez disso, apareceram apenas vestígios de carbono molecular puro (C2 e C3).
Aqui é que começa o verdadeiro problema: no Universo, o carbono é um elemento extremamente “pegajoso”. Sempre que há oxigénio ou hidrogénio por perto, o carbono tende a ligar-se a eles e a formar moléculas estáveis. Para o James Webb detectar apenas carbono puro a 2 040 °C (temperatura média diurna da atmosfera da PSR J2322-2650b), seria necessário que o oxigénio e o hidrogénio tivessem sido removidos.
O impasse é que uma assinatura atmosférica - ou uma química - deste género nunca foi observada em nenhuma exoplaneta estudada até agora e, neste momento, a equipa não consegue explicar de que forma isto poderia ter acontecido. “Nenhum mecanismo de formação conhecido consegue explicar uma planeta tão enriquecida em carbono”, afirma Michael Zhang, autor principal do estudo sobre esta planeta, divulgado a 15 de Dezembro na plataforma arXiv.
PSR J2322-2650b: um pesadelo teórico
Encontrar carbono sem oxigénio é como ver fumo sem haver fogo: trata-se de uma impossibilidade termodinâmica no contexto da morte de uma estrela convencional. Se a PSR J2322-2650b fosse, como se suspeitava, o que restou de uma estrela consumida pelo seu pulsar, então deveria surgir uma enorme quantidade de oxigénio e azoto. No entanto, o espectro do James Webb é inequívoco: esses elementos ou foram removidos por um processo desconhecido, ou então nunca estiveram lá.
Como a sua origem não encaixa nos modelos habituais de nascimento planetário, os investigadores passaram a considerar uma hipótese mais “exótica”, conhecida como separação de fases.
À medida que o pulsar arrefece, a mistura de carbono e oxigénio no interior da planeta começaria a cristalizar. Sob esta gravidade extrema, cristais de carbono puro (por serem mais leves) tenderiam a subir pelo manto até chegarem às camadas superiores, onde se misturariam com o hélio da atmosfera. Seria este carbono “à tona” que o James Webb teria detectado. Com o calor e a pressão, o carbono poderia condensar-se em nuvens de fuligem, provocando chuvas de diamantes microscópicos que afundam em direcção ao centro da planeta.
Mesmo assim, esta explicação continua a ter um ponto fraco: não resolve a ausência de oxigénio. “Parece que teremos de excluir todos os mecanismos de formação conhecidos”, admite Zhang. É também para isto que o James Webb foi concebido: para nos mostrar que ainda não conhecemos todas as regras que governam o nosso Universo. A detecção da PSR J2322-2650b é, com grande probabilidade, uma das demonstrações mais convincentes disso - porque, por si só, põe em causa o conjunto dos modelos de formação planetária hoje aceites pela comunidade astrofísica. O que não desanima Roger Romani, outro membro da equipa, que remata: “É também isso que é entusiasmante: não perceber tudo. Mal posso esperar por aprender mais sobre a estranheza desta atmosfera. Ter um enigma destes para explorar é exactamente o que torna a investigação apaixonante”.
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