Super mercúrio raro descoberto por investigadores portugueses

A missão espacial Kepler permitiu a investigadores portugueses descobrir um super mercúrio raro. Dados recolhidos fazem questionar os modelos atuais de formação de planetas.

Por Catarina Fernandes
Publicado 17/02/2022, 15:37
Imagem artística de um super mercúrio

Imagem artística de um super mercúrio, com uma esfera em forma de cometa, composta por rocha vaporizada. 

Fotografia por NASA, JPL Cal-tech

A equipa de investigadores liderada por Tomás Silva, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IAstro), usou os dados de trânsitos da missão espacial Kepler, da NASA, em conjunto com dados de velocidades radiais dos espectrógrafos do Observatório Europeu do Sul (ESO) CORALIE e HARPS, para detetar o HD 137496 b, um raro super mercúrio.

Tomás Silva, doutorando no Departamento de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP), indica que este planeta entra diretamente para o grupo extremamente restrito dos super mercúrios detetados até à data, sendo que tal só tornou possível devido à precisão alcançada no estudo desenvolvido, tanto na caracterização do planeta, quanto na caracterização da estrela.

Um super mercúrio e o mistério dos planetas

Os super mercúrios são compostos por uma grande percentagem de ferro que, no caso concreto do HD 137496 b corresponde a mais de 70% da sua massa, o que não é de todo espelhado na composição química da estrela.

Factos sobre Exoplanetas
Os exoplanetas fazem-nos questionar se estamos sozinhos no universo. Saiba que tipos de exoplanetas existem, os métodos que os cientistas utilizam para os encontrar e quantos mundos podem existir na galáxia da Via Láctea.

Atualmente já foram detetados mais de 4500 exoplanetas, no entanto, a invulgar alta densidade do HD 137496 b é difícil de explicar pelos modelos atuais de formação planetária. Estes super mercúrios são raros, escassos, representando um desafio e uma oportunidade na melhoria dos conhecimentos acerca da formação dos planetas. Para Olivier Demangeon, também integrante da equipa, este exoplaneta é bastante importante e não apenas mais um.

Um dos principais objetivos na investigação dos exoplanetas passa por relacionar as características físicas de uma estrela, tal como a sua composição, com as dos planetas ao seu redor. Existem, no entanto, particularidades, como as propriedades de alguns desses exoplanetas serem tão diferentes da sua estrela, que sugerem a existência de outros processos de formação de planetas.

Para a alta percentagem de ferro nos super mercúrios estimam-se cenários de formação e evolução planetária que incluem impactos destes com asteroides, planetesimais ou, também, outros planetas. Ainda assim, estes impactos apenas conseguiam explicar um aumento desta percentagem por um fator de dois.

Outros fatores podem estar na explicação da percentagem de ferro, entre eles, uma combinação de altas temperaturas e interações magnéticas que podem ter concentrado os materiais ricos em ferro do disco protoplanetário na zona de formação deste tipo de planetas, assim como, a hipótese de que exoplanetas gigantes possam ter migrado para mais próximo da estrela e que tiveram as suas atmosferas arrancadas, deixando exposto o seu núcleo.

Um exoplaneta semelhante a Júpiter

No caso concreto do HD 137496 b, foi possível perceber que, devido à grande proximidade do planeta à estrela, as altas temperaturas e a falta de atmosfera permitem que a superfície vaporize e escape, com os materiais a ficarem albergados numa espécie de exosfera que se assemelha à cauda de um cometa.

A medição dos elementos presentes na exosfera vai permitir aos investigadores saber a composição da superfície deste planeta. A existência de um exoplaneta, o HD 137496 c também ficou a descoberto aquando do super mercúrio, semelhante a Júpiter, com uma órbita mais distante e excêntrica.

Os resultados desta investigação permitem entender este sistema como uma pequena peça no puzzle do que são os ainda misteriosos mecanismos de formação e evolução em tais sistemas, tal como afirma o investigador Tomás Silva.

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

De acordo com o investigador principal da equipa de Sistemas Planetários do IAstro, Nuno Cardoso Santos, este estudo representa o domínio abrangente que a equipa do IAstro tem na área dos exoplanetas e no estudo das suas estrelas.

Graças à combinação de diferentes métodos, foi possível chegar ao resultado alcançado pela investigação e, a estratégia do IAstro nesta área, passa pela atual implementação do espectrógrafo ESPRESSO (ESO), em trabalhos contínuos durante os próximos anos, com o lançamento do telescópio espacial PLATO (ESA), previsto para 2026, da missão ARIEL (ESA), para 2029 e, da instalação do espectrógrafo HIRES no maior telescópio da próxima geração, o ELT (ESO), previsto para estar em pleno funcionamento já em 2030.

A equipa é constituída por Tomás Silva, Olivier Demangeon, S. C. C. Barros, D. J. Armstrong, J. F. Otegi, D. Bossini, E. Delgado Mena, S. G. Sousa, V. Adibekyan, L. D. Nielsen, C. Dorn, J. Lillo-Box, N. C. Santos, S. Hoyer, K. G. Stassun, J. M. Almenara, D. Bayliss, D. Barrado, I. Boisse, D. J. A. Brown, R. F. Díaz, X. Dumusque, P. Figueira, A. Hadjigeorghiou, S. Hojjatpanah, O. Mousis, A. Osborn, A. Santerne, P. A. Strøm, S. Udry e P. J. Wheatley. 

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço é a instituição de referência na área em Portugal, integrando investigadores da Universidade de Lisboa, Universidade de Coimbra e Universidade do Porto, e englobando a maioria da produção científica nacional na área. O artigo, resultado da investigação até então realizada que levou à descoberta do raro super mercúrio foi publicado na revista Astronomy & Astrophysics, Vol. 657, sob o título “The HD137496 system: A dense, hot super-Mercury and a cold Jupiter”.

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