Os astrônomos identificaram dois casos diferentes de planetas "mini-Netuno" que estãoperdendo suas atmosferas inchadas e provavelmente se transformando em super-Terras. A radiação das estrelas dos planetas estãoretirando suas atmosferas, fazendo com que o gás quente escape como vapor de uma panela de águafervente.

As descobertas, publicadas em dois artigos separados no The Astronomical Journal , ajudam a pintar uma imagem de como mundos exa³ticos como esses se formam e evoluem.

Mini-Netunos são uma classe de exoplanetas, que são planetas que orbitam estrelas fora do nosso sistema solar. Esses mundos, que são versaµes menores e mais densas do planeta Netuno, consistem em grandes núcleos rochosos cercados por espessas mantas de gás. Nos novos estudos, uma equipe de astrônomos liderada pelo Caltech usou o Observatório WM Keck no topo de Maunakea, no Havaa­, para estudar um dos dois planetas mini-Netuno no sistema estelar chamado TOI 560, localizado a 103 anos-luz de distância; e eles usaram o Telescópio Espacial Hubble da NASA para observar dois mini-Netunos orbitando HD 63433, localizados a 73 anos-luz de distância.

Seus resultados mostram que o gás atmosfanãrico estãoescapando do mini-Netuno mais interno em TOI 560, chamado TOI 560.01, e do mini-Netuno mais externo em HD 63433, chamado HD 63433 c. Isso sugere que eles podem estar se transformando em super-Terras.

"A maioria dos astrônomos suspeitava que os jovens e pequenos mini-Netunos deveriam ter atmosferas em evaporação", diz Michael Zhang, principal autor de ambos os estudos e estudante de pós-graduação da Caltech. "Mas ninguanãm nunca pegou um no processo de fazaª-lo atéagora."

O estudo também descobriu, surpreendentemente, que o gás em torno do TOI 560.01 estava escapando predominantemente em direção a  estrela.

"Isso foi inesperado, pois a maioria dos modelos prevaª que o gás deve fluir para longe da estrela", diz a professora de ciências planeta¡rias Heather Knutson, conselheira de Zhang e coautora do estudo. "Ainda temos muito a aprender sobre como essas saa­das funcionam na prática ."

Desde que os primeiros exoplanetas orbitando estrelas semelhantes ao Sol foram descobertos em meados da década de 1990, milhares de outros foram encontrados. Muitos deles orbitam perto de suas estrelas, e os menores e rochosos geralmente se dividem em dois grupos: mini-Netunos e super-Terras. Planetas desses tipos não são encontrados em nosso sistema solar. As super-Terras são tão grandes quanto 1,6 vezes o tamanho da Terra (e ocasionalmente tão grandes quanto 1,75 vezes o tamanho da Terra), enquanto os mini-Netunos tem entre duas e quatro vezes o tamanho da Terra. Poucos planetas com tamanhos entre esses dois tipos de planetas foram detectados.

Uma possí­vel explicação para essa lacuna éque os mini-Netunos estãose transformando em super-Terras. Os mini-Netunos são teorizados para serem encapsulados por atmosferas primordiais feitas de hidrogaªnio e hanãlio . O hidrogaªnio e o hanãlio são remanescentes da formação da estrela central, que nasce de nuvens de gás. Se um mini-Netuno épequeno o suficiente e pra³ximo o suficiente de sua estrela, os raios X estelares e a radiação ultravioleta podem remover sua atmosfera primordial por um período de centenas de milhões de anos, teorizam os cientistas. Isso deixaria para trás uma super-Terra rochosa com um raio substancialmente menor, que poderia, em teoria, ainda reter uma atmosfera relativamente fina semelhante a  que circunda nosso pra³prio planeta.

“Um planeta na lacuna teria atmosfera suficiente para aumentar seu raio, fazendo com que interceptasse mais radiação estelar e, assim, permitindo uma rápida perda de massa”, diz Zhang. "Mas a atmosfera éfina o suficiente para se perder rapidamente. a‰ por isso que um planeta não ficaria na lacuna por muito tempo."

Outros cenários podem explicar a lacuna, de acordo com os astra´nomos. Por exemplo, os planetas rochosos menores podem nunca ter reunido envelopes de gás em primeiro lugar, e mini-Netunos podem ser mundos aqua¡ticos e não envoltos em gás hidrogaªnio. Esta última descoberta de dois mini-Netunos com atmosferas em fuga representa a primeira evidência direta para apoiar a teoria de que os mini-Netunos estãode fato se transformando em super-Terras.

Os astrônomos foram capazes de detectar as atmosferas que escapavam observando os mini-Netunos cruzarem na frente ou transitarem por suas estrelas hospedeiras. Os planetas não podem ser vistos diretamente, mas quando eles passam na frente de suas estrelas , vistos do nosso ponto de vista na Terra, os telesca³pios podem procurar a absorção da luz das estrelas pelos a¡tomos nas atmosferas dos planetas. No caso do mini Neptune TOI 560.01, os pesquisadores encontraram assinaturas de hanãlio. Para o sistema estelar HD 63433, a equipe encontrou assinaturas de hidrogaªnio no planeta mais externo que estudaram, chamado HD 63433 c, mas não no planeta interno, HD 63433 b.

"O planeta interior pode já ter perdido sua atmosfera", explica Zhang.

A velocidade dos gases fornece a evidência de que as atmosferas estãoescapando. O hanãlio observado em torno de TOI 560.01 estãose movendo tão rápido quanto 20 quila´metros por segundo, enquanto o hidrogaªnio em torno de HD 63433 c estãose movendo tão rápido quanto 50 quila´metros por segundo. A gravidade desses mini-Netunos não éforte o suficiente para segurar um gás tão rápido. A extensão dos fluxos ao redor dos planetas também indica atmosferas escapando: o casulo de gás em torno de TOI 560.01 épelo menos 3,5 vezes maior que o raio do planeta, e o casulo em torno de HD 63433 c épelo menos 12 vezes o raio do planeta. planeta.

As observações também revelaram que o gás perdido do TOI 560.01 estava fluindo em direção a  estrela. Observações futuras de outros mini-Netunos devem revelar se o TOI 560.01 éuma anomalia ou se um fluxo atmosfanãrico em movimento para dentro émais comum.

“Como cientistas de exoplanetas, aprendemos a esperar o inesperado”, diz Knutson. "Esses mundos exa³ticos estãoconstantemente nos surpreendendo com novas físicas que va£o além do que observamos em nosso sistema solar."