Um mundo de diamante! Exoplaneta tem o formato de limão e o interior composto por diamantes

Há uma grande diversidade de exoplanetas que já foram encontrados com propriedades físicas e químicas diferentes. Essas propriedades acabam refletindo os diferentes ambientes em que eles foram formados e evoluíram. Desde mundos rochosos como a Terra até gigantes gasosos como Júpiter já foram encontrados orbitando estrelas com diferentes tamanhos. Observações por trânsito, velocidade radial e espectroscopia atmosférica têm mostrado variações de massa, densidade, composição e dinâmica orbital em exoplanetas.

Entre alguns casos raros estão os mundos ricos em carbono, formados em discos protoplanetários onde a razão entre carbono e oxigênio é alta. Nesses ambientes, o carbono acaba dominando a química do exoplaneta tanto na atmosfera quanto no solo. E quando há pressões e temperaturas extremamente altas, esse carbono pode cristalizar em diamante. Esses planetas seriam verdadeiros diamantes em tamanho planetário mas como uma atmosfera com moléculas de carbono.

Observações recentes indicam um exoplaneta que chamou atenção dos astrônomos por ser incomum. A primeira coisa que chama atenção é que seu formato não é completamente esférico, mas parece um “limão”. O formato é resultado de forças de maré exercidas pelo campo gravitacional extremo da estrela que o planeta orbita. O segundo ponto incomum é a atmosfera de moléculas de carbono e a possibilidade de um interior rico em carbono cristalizado dominado por diamantes.

Exoplanetas

Exoplanetas possuem diferentes massas, raios, densidades, composições químicas e órbitas. Isso mostra como o processo de formação e evolução planetária pode variar de ambiente para ambiente. Atualmente, há mais de 5000 exoplanetas observados que entre eles tem planetas rochosos como a Terra e planetas gasosos como Júpiter e Netuno. Dependendo da massa do exoplaneta, ele é categorizado como super-Terra ou sub-Netuno ou até Júpiter gigante.

Compreender as diferenças entre exoplanetas é um ponto importante para a Astronomia porque permite testar e refinar modelos teóricos de formação planetária. Ao mapear populações de exoplanetas e correlacionar suas propriedades com as características das estrelas hospedeiras, os astrônomos conseguem identificar os processos. Além disso, essa abordagem é essencial para entender até mesmo o Sistema Solar e calcular a frequência de planetas como a Terra.

Formato de limão

Recentemente, o telescópio James Webb obteve dados observacionais de um exoplaneta chamado de PSR J2322-2650b. Esse exoplaneta está orbitando um pulsar com um período de 7,8 horas com uma distância de apenas alguns milhões de quilômetros. Por causa dessa distância consideravelmente pequena, o planeta está sob um campo gravitacional extremamente intenso do pulsar. Por causa disso, e do tamanho do pulsar, o exoplaneta acaba tendo uma influência de marés relativísticas intensas.

Devido a isso, PSR J2322-2650b está sendo deformado gravitacionalmente de forma que sua estrutura de esfera está distorcida. O planeta está sendo esticado ao longo da direção radial, ou seja ficando mais alongado e achatado, possuindo o formato de um “limão” deitado. Esse efeito é resultado direto das forças de maré geradas pelo pulsar que superam a capacidade gravitacional do próprio planeta de manter o equilíbrio hidrostático. Com isso, o exoplaneta tem esse formato incomum que chamou atenção logo de cara.

Um mundo composto de diamantes

No entanto, o formato do PSR J2322-2650b não é a única coisa incomum que os astrônomos encontraram ao analisar os dados. O exoplaneta possui uma atmosfera dominada por moléculas de carbono indicando um ambiente químico com presença de carbono. Em condições de temperatura e pressão elevadas, comuns em planetas próximos a um pulsar como é o caso, o carbono gasoso pode se recombinar formando aerossóis. Essas partículas microscópicas atuam como nuvens nas camadas superiores da atmosfera e influenciam no clima do planeta.

Em regiões mais profundas do planeta, onde a pressão aumenta, o comportamento do carbono pode ser diferente. Modelos indicam que, sob pressão extrema, o carbono pode deixar o estado molecular e cristalizar em fases sólidas. Nessas condições, uma das possibilidades é que o interior do planeta tenha essas estruturas cristalizadas de carbono, como grafite e, principalmente, diamantes. Esse cenário é consistente com a termodinâmica do PSR J2322-2650b indicando que ele pode ser um "mundo de diamante".

Referência da notícia

Zhang et al. 2025 A carbon-rich atmosphere on a windy pulsar planet The Astrophysical Journal Letters