Durante séculos, ninguém sabia se estávamos sozinhos no universo – ou mesmo se havia outros planetas como o nosso.

Mas, graças a novos telescópios e métodos nas últimas décadas, agora sabemos que existem milhares e milhares de planetas circulando estrelas distantes, e eles vêm em todos os tipos de formas e tamanhos – grandes e pequenos, rochosos e gasosos, nublados ou gelados. ou molhado.

Um estudo de cientistas da Universidade de Chicago, da Universidade de Michigan e da Universidade de Maryland sugere outro para a lista: planetas com atmosferas de hélio . Além disso, a descoberta pode sugerir um novo passo em nossa compreensão da evolução do planeta.

Suas simulações descobriram que é provável que o hélio se acumule nas atmosferas de certos tipos de exoplanetas ao longo do tempo. Se confirmado, isso explicaria um enigma de décadas sobre os tamanhos desses exoplanetas.

“Existem tantos tipos estranhos e maravilhosos de exoplanetas por aí, e essa descoberta não apenas adiciona um novo tipo, mas pode ter implicações para a compreensão da evolução e formação de planetas em geral”, disse o astrofísico da Universidade de Chicago Leslie Rogers, coautor do estudo. autor do novo artigo publicado na Nature Astronomy .

Levamos tanto tempo para encontrar planetas distantes porque mesmo os maiores são ofuscados pelas estrelas que orbitam. Então, os cientistas criaram uma maneira engenhosa de localizá-los: procurando o mergulho na luz de uma estrela quando um planeta passa na frente dela. Isso diz o quão grande é o planeta.

Agora sabemos que os planetas são incrivelmente comuns. Na verdade, pelo que podemos dizer até agora, pelo menos metade de todas as estrelas como o nosso sol tem pelo menos um planeta entre o tamanho da Terra e Netuno que orbita muito perto da estrela. Supõe-se que esses planetas tenham atmosferas com muito hidrogênio e hélio, coletados quando os planetas se formaram a partir de gás e poeira ao redor da estrela.

Mas quando os cientistas observaram o número desses tipos de planetas, eles notaram algo curioso – os planetas foram separados em duas populações. Um grupo tinha aproximadamente o tamanho de uma Terra e meia, e um grupo tinha o dobro do tamanho da Terra ou maior, mas não havia quase nenhum no meio.

Essa lacuna entre as duas populações de planetas é conhecida como "vale do raio" e é uma questão muito debatida no campo. Os cientistas acham que a resposta nos ajudará a entender como esses e outros planetas se formam e evoluem com o tempo.

Alguns propuseram que a explicação para essa lacuna pode ter a ver com as atmosferas dos planetas. É difícil ser um planeta próximo à sua estrela; você é constantemente bombardeado com raios-X e luz ultravioleta, que podem destruir sua atmosfera.

"Por exemplo, talvez o conjunto menor de planetas tenha perdido totalmente suas atmosferas e existam apenas como núcleos rochosos", disse o primeiro autor do estudo, Isaac Malsky, Ph.D. estudante da Universidade de Michigan que começou a explorar a questão com Rogers para sua tese de graduação na Universidade de Chicago.

Uma equipe, incluindo Rogers e Malsky, decidiu observar mais de perto esse fenômeno, conhecido como escape atmosférico.

Eles criaram modelos com base nos dados que temos sobre os planetas e as regras da física, a fim de entender melhor como o calor e a radiação afetariam as atmosferas dos planetas. Em seguida, eles criaram 70.000 planetas simulados – variando o tamanho dos planetas, o tipo de estrela que orbitam e a temperatura da atmosfera – e modelaram o que aconteceria com eles ao longo do tempo.

A equipe descobriu que depois de vários bilhões de anos, o hidrogênio nas atmosferas planetárias provavelmente escapa mais rápido que o hélio. "O hidrogênio tem uma massa atômica menor, por isso é mais fácil removê-lo", explicou Malsky.

Com o tempo, isso resulta em um acúmulo de hélio – as simulações sugerem que o hélio pode representar 40% ou mais da massa das atmosferas.

A equipe sugeriu uma maneira de confirmar seus resultados observacionalmente. O recentemente lançado Telescópio Espacial James Webb e outros telescópios poderosos podem obter uma leitura dos elementos da atmosfera e suas quantidades. Os telescópios poderiam verificar se há uma quantidade extraordinariamente grande de hélio nas atmosferas de alguns desses planetas.

Se a teoria estiver correta, esses planetas com atmosferas ricas em hélio devem ser especialmente comuns na extremidade inferior do grupo de raio maior, porque o hélio se acumula à medida que o planeta começa a encolher com o tempo, à medida que sua atmosfera é gradualmente eliminada.

Os dois grupos distintos de tamanho de planeta são criados porque mesmo uma pequena quantidade de hélio e hidrogênio cria uma atmosfera muito inchada que pode inflar significativamente o raio do planeta, explicou Malsky. Se eles ainda tiverem alguma atmosfera , eles estarão no grupo de raio maior; se acabar, eles estarão no grupo de raio menor.

Nenhum desses planetas é considerado um bom candidato para abrigar vida – eles são escaldantes, bombardeados com radiação e as atmosferas provavelmente estão em alta pressão.

Mas os cientistas explicaram que melhorar nossa compreensão dos processos que impulsionam a formação de planetas pode nos ajudar a prever melhor quais são os outros planetas e como eles se parecem, além de direcionar a busca por planetas mais hospitaleiros.

"Obter uma melhor compreensão desta população pode nos dizer muito sobre as origens e evolução dos planetas do tamanho de Netuno, que são claramente um resultado comum do processo de formação do planeta", disse Rogers.