Este conceito artístico retrata uma potencial lua vulcânica entre o exoplaneta WASP-49 b, à esquerda, e a sua estrela-mãe. Novas evidências indicando que uma enorme nuvem de sódio observada perto de WASP-49 b não é produzida nem pelo planeta nem pela estrela… Crédito: NASA/JPL-Caltech”
A existência de uma lua localizada fora do nosso sistema solar nunca foi confirmada, mas um novo estudo liderado pela NASA pode fornecer evidências indiretas disso.
Uma nova pesquisa feita no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA revela sinais potenciais de uma lua vulcânica rochosa orbitando um exoplaneta a 635 anos-luz da Terra. A maior pista é uma nuvem de sódio que as descobertas sugerem estar próxima, mas ligeiramente fora de sincronia, do exoplaneta, um gigante gasoso do tamanho de Saturno chamado WASP-49 b, embora sejam necessárias pesquisas adicionais para confirmar o comportamento da nuvem. Dentro do nosso sistema solar, as emissões de gases da lua vulcânica de Júpiter, Io, criam um fenómeno semelhante.
Embora nenhuma exolua (luas de planetas fora do nosso sistema solar) tenha sido confirmada, vários candidatos foram identificados. É provável que esses companheiros planetários não tenham sido detectados porque são muito pequenos e escuros para serem detectados pelos telescópios atuais.
A nuvem de sódio em torno de WASP-49 b foi detectada pela primeira vez em 2017, chamando a atenção de Apurva Oza, ex-pesquisadora de pós-doutorado no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e agora cientista da equipe da Caltech, que gerencia o JPL. Oza passou anos investigando como as exoluas poderiam ser detectadas através de sua atividade vulcânica. Por exemplo, Io, o corpo mais vulcânico do nosso sistema solar, expele constantemente dióxido de enxofre, sódio, potássio e outros gases que podem formar vastas nuvens em torno de Júpiter, até 1.000 vezes o raio do planeta gigante. É possível que os astrônomos que olham para outro sistema estelar possam detectar uma nuvem de gás como a de Io, mesmo que a própria lua seja pequena demais para ser vista.
Tanto WASP-49 b quanto sua estrela são compostas principalmente de hidrogênio e hélio, com vestígios de sódio. Nenhum deles contém sódio suficiente para dar conta da nuvem, que parece vir de uma fonte que produz cerca de 100.000 quilogramas de sódio por segundo. Mesmo que a estrela ou planeta pudesse produzir tanta quantidade de sódio, não está claro qual mecanismo poderia ejetá-lo para o espaço.
A fonte poderia ser uma exolua vulcânica? Oza e seus colegas decidiram tentar responder a essa pergunta. O trabalho revelou-se imediatamente um desafio porque, a uma distância tão grande, a estrela, o planeta e a nuvem muitas vezes sobrepõem-se e ocupam o mesmo ponto minúsculo e distante no espaço. Portanto, a equipe teve que observar o sistema ao longo do tempo.
Uma nuvem em movimento
Conforme detalhado num novo estudo publicado no Astrophysical Journal Letters, encontraram várias evidências que sugerem que a nuvem é criada por um corpo separado que orbita o planeta, embora seja necessária investigação adicional para confirmar o comportamento da nuvem. Por exemplo, duas vezes as suas observações indicaram que a nuvem aumentou subitamente de tamanho, como se estivesse a ser reabastecida, quando não estava próxima do planeta.
Uma nova pesquisa liderada pela NASA sugere que uma nuvem de sódio vista em torno do exoplaneta WASP-49 b pode ser criada por uma lua vulcânica, que é retratada no conceito deste artista. A lua ígnea de Júpiter, Io, produz uma nuvem semelhante.
Crédito: NASA/JPL-Caltech”
Eles também observaram a nuvem se movendo mais rápido que o planeta de uma forma que pareceria impossível, a menos que fosse gerada por outro corpo que se movesse independente e mais rápido que o planeta.
“Achamos que esta é uma evidência realmente crítica”, disse Oza. “A nuvem está se movendo na direção oposta à que a física nos diz que deveria estar se fizesse parte da atmosfera do planeta.”
Embora estas observações tenham intrigado a equipa de investigação, eles dizem que precisariam de observar o sistema durante mais tempo para ter a certeza da órbita e estrutura da nuvem.
Uma possibilidade de nuvens vulcânicas
Durante parte da investigação, os investigadores usaram o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul, no Chile. A coautora de Oza, Julia Seidel, pesquisadora do observatório, estabeleceu que a nuvem está localizada bem acima da atmosfera do planeta, muito parecida com a nuvem de gás que Io produz em torno de Júpiter.
Eles também usaram um modelo de computador para ilustrar o cenário da exolua e compará-lo com os dados. O exoplaneta WASP-49 b orbita a estrela a cada 2,8 dias com a regularidade de um relógio, mas a nuvem apareceu e desapareceu atrás da estrela ou atrás do planeta em intervalos aparentemente irregulares. Usando seu modelo, Oza e sua equipe mostraram que uma lua com uma órbita de oito horas ao redor do planeta poderia explicar o movimento e a atividade da nuvem, incluindo a maneira como ela às vezes parecia se mover na frente do planeta e não parecia estar associada a um determinada região do planeta.
“A evidência é muito convincente de que algo além do planeta e da estrela está produzindo esta nuvem”, disse Rosaly Lopes, geóloga planetária do JPL que foi coautora do estudo com Oza. “Detectar uma exolua seria extraordinário e, por causa de Io, sabemos que uma exolua vulcânica é possível.”
Um fim violento
Na Terra, os vulcões são movidos pelo calor que sobrou da formação do planeta em seu núcleo. Os vulcões de Io, por outro lado, são impulsionados pela gravidade de Júpiter, que comprime a Lua à medida que esta se aproxima do planeta e depois reduz o seu “aderência” à medida que a Lua se afasta. Essa flexão aquece o interior da pequena lua, levando a um processo chamado vulcanismo de maré.
Se WASP-49 b tiver uma lua semelhante em tamanho à da Terra, Oza e a equipe estimam que a rápida perda de massa combinada com a compressão da gravidade do planeta acabará por causar sua desintegração.
“Se realmente houver uma lua lá, ela terá um final muito destrutivo”, disse Oza.
