Planetas Mais Leves que Algodão-Doce: NASA Revela os Dois Super-Puffs TOI-791

O que você precisa saber

• Dois planetas do tamanho de Júpiter foram descobertos tão leves que são menos densos que algodão-doce de parque de diversões.
• Os dois orbitam a mesma estrela em uma dança gravitacional sincronizada — e foi exatamente essa dança que revelou suas massas surpreendentemente baixas.
• Para observar trânsitos de 11 horas sem interrupção, astrônomos precisaram de um telescópio nas trevas perpétuas da Antártica.
• O James Webb Space Telescope deve investigar suas atmosferas e talvez revelar como mundos tão estranhos podem existir.

Imagine que você pega uma bola do tamanho de Júpiter — o maior planeta do nosso Sistema Solar — mas quando vai carregá-la, ela pesa menos que um punhado de algodão-doce de festa junina. Parece impossível? Pois astrônomos acabaram de encontrar dois planetas exatamente assim, orbitando uma estrela parecida com o Sol a 1.110 anos-luz da Terra. Eles têm nomes técnicos — TOI-791 b e TOI-791 c — mas o que carregam dentro deles, ou melhor, o que não carregam, é de tirar o fôlego.

Cada um tem o tamanho aproximado de Júpiter, o maior planeta do nosso Sistema Solar. Porém, enquanto Júpiter é um colossão com 318 vezes a massa da Terra, TOI-791 b tem apenas 3% da massa de Júpiter e TOI-791 c, cerca de 6%. São mundos gigantes por fora e quase vazios por dentro — planetas com formato de nuvem.

O que é densidade e por que esses planetas são tão extraordinários

Antes de seguir em frente, vamos entender um conceito essencial: densidade. Pense assim: coloque um tijolo e uma esponja de banho lado a lado. Se tiverem o mesmo tamanho, qual é mais pesado? O tijolo, claro. Isso porque o tijolo tem muito mais material espremido em cada centímetro cúbico — ele é mais denso. A esponja tem muito espaço vazio entre suas fibras, por isso é menos densa.

Agora aplique isso aos planetas. Júpiter tem uma densidade de 1,33 gramas por centímetro cúbico — um pouco maior que a da água (1,0 g/cm³). Já a Terra é bem mais densa: 5,5 g/cm³, graças ao seu núcleo de ferro. E TOI-791 b e TOI-791 c? Têm densidades de apenas 0,038 e 0,047 g/cm³ — cerca de trinta vezes menos densos que Júpiter.

O algodão-doce de festa junina tem uma densidade de aproximadamente 0,05 g/cm³. Isso significa que esses planetas são literalmente menos densos que açúcar girado num palito. Os astrônomos os chamam de super-puffs — algo como “super inflados” — e encontrar dois deles orbitando a mesma estrela é uma raridade astronômica.

Gráfico de comparação de tamanho e massa dos exoplanetas super-puff TOI-791 b e c com Júpiter, Saturno, Urano, Netuno e Terra, evidenciando o volume gigante e a massa ínfima desses mundos — Comparação entre TOI-791 b e c e os planetas do Sistema Solar: apesar do volume similar a Júpiter, eles contêm apenas 3% e 6% de sua massa, respectivamente — a definição visual de um super-puff.

Cidadãos comuns descobriram esses mundos

A história começa com o TESS (Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito), um telescópio espacial da NASA lançado em 2018. O TESS monitora estrelas brilhantes procurando um sinal muito específico: uma pequena queda no brilho que ocorre quando um planeta passa na frente da estrela. É como perceber a sombra de uma mosca passando na frente de uma lâmpada: o brilho cai por uma fração minúscula por um tempo curto.

Mas quem primeiro notou esse padrão ao redor de TOI-791 não foram cientistas profissionais. Foram voluntários do Planet Hunters, um projeto de ciência cidadã onde qualquer pessoa com acesso à internet pode ajudar a analisar dados reais do TESS. Cidadãos comuns, sem necessariamente ter formação em astronomia, analisando gráficos de brilho de estrelas no tempo livre — e fazendo uma descoberta científica extraordinária de verdade.

Como se pesa um planeta invisível a mais de mil anos-luz?

Medir o tamanho de um planeta por trânsito é relativamente direto: quanto maior o planeta, maior a queda no brilho da estrela ao passar. Mas medir a massa — o peso real do planeta — a essa distância é muito mais complicado.

A equipe usou uma técnica chamada variações no tempo de trânsito. Imagine dois amigos andando em círculos ao redor de uma fonte numa praça. Se nenhum dos dois interferisse no outro, cada um chegaria ao mesmo ponto sempre no mesmo horário, como um relógio. Mas se eles se puxassem levemente pela mão cada vez que se cruzassem, os tempos de chegada variariam: às vezes mais cedo, às vezes mais tarde.

É exatamente isso que acontece com TOI-791 b e c. Os dois planetas orbitam em proporção de 5 para 3: enquanto o interno completa 5 voltas ao redor da estrela, o externo completa exatamente 3. Essa sincronização — chamada de ressonância orbital — é como dois carros de corrida que sempre se cruzam no mesmo trecho da pista. Ao medir o quanto cada planeta chegava adiantado ou atrasado a cada passagem, ao longo de oito anos de dados, os astrônomos calcularam a força que cada um exerce sobre o outro — e com isso descobriram suas massas.

Por que precisaram ir à Antártica?

Havia um obstáculo técnico concreto. Cada trânsito de TOI-791 b ou c dura mais de 11 horas — muito mais do que uma noite típica de observação em qualquer observatório do mundo. Em algum momento o Sol nasce, a observação é interrompida e os dados ficam incompletos.

A solução foi ir para o único lugar do planeta onde o Sol simplesmente não nasce por meses: a Estação Concordia, uma instalação científica instalada no coração do platô antártico, operada conjuntamente por França e Itália. Ali, durante o inverno austral, o céu é estável e a escuridão é total e ininterrupta. Foi lá que os astrônomos registraram, pela primeira vez na história, um trânsito completo de 11 horas de um exoplaneta a partir da superfície da Terra.

Por que esses mundos são tão incrivelmente leves?

Esta é a grande pergunta que ainda não tem resposta definitiva. A hipótese favorita dos cientistas é que esses planetas são essencialmente bolhas de hidrogênio e hélio. Pense no hélio de balões de aniversário: o gás mais leve da natureza, quase sem peso. Agora imagine um núcleo rochoso pequeno formado nas regiões mais frias e distantes do sistema estelar ainda jovem. Nessas temperaturas baixas, o gás consegue esfriar e se acumular ao redor de qualquer núcleo disponível — como vapor d’água que vira gotinhas numa janela gelada.

A teoria diz que TOI-791 b e c formaram miúdos núcleos rochosos nessas regiões externas e frias, bem longe do calor da estrela, e então “engordaram” absorvendo enormes quantidades de hidrogênio e hélio ao longo de milhões de anos. O resultado: um planeta gigante por fora, mas com quase nada dentro — uma casca inflada de gás levíssimo.

O que ainda intriga os cientistas é como esses planetas chegaram a posições mais próximas da estrela sem perder suas atmosferas frágeis, e por que mantêm esse volume exagerado em vez de encolherem ao longo de bilhões de anos.

O James Webb vai farejá-los

O próximo capítulo desta história depende do James Webb Space Telescope, o maior e mais poderoso telescópio espacial já construído. A equipe planeja apontar o Webb para o par TOI-791 durante futuros trânsitos e analisar a luz que atravessa as atmosferas dos planetas ao passar pela estrela.

Cada tipo de molécula absorve comprimentos de onda específicos de luz — como uma impressão digital química. É como colocar um prisma na frente da luz: cada substância deixa uma marca diferente no espectro. A partir dessas “assinaturas”, o Webb pode identificar quais gases compõem as atmosferas, em que proporções e em que camadas. Com isso, será possível reconstruir a história de formação desses mundos e entender se a teoria do “balão de gás” está mesmo certa.

Se a teoria for confirmada, aprenderemos algo fundamental sobre uma categoria inteira de planetas estranhos que o universo insiste em criar — inclusive possivelmente ao redor de outras estrelas muito parecidas com o nosso Sol.

Perguntas frequentes

O que significa “super-puff” em astronomia?
É o apelido dado a planetas que têm um raio similar ao de Júpiter, mas com massa muito menor — resultando em densidades extraordinariamente baixas, comparáveis a materiais leves como algodão-doce ou fumaça.

Esses planetas poderiam ter vida?
Provavelmente não. Sem superfície sólida, sem água líquida conhecida e com condições atmosféricas extremas, esses mundos são considerados inóspitos para qualquer forma de vida como a conhecemos.

Como voluntários sem formação em astronomia ajudam a descobrir planetas?
O projeto Planet Hunters disponibiliza curvas de luz reais do TESS para análise pública pela internet. O olho humano é surpreendentemente bom em detectar padrões sutis que algoritmos automatizados podem ignorar — e isso já resultou em múltiplas descobertas científicas publicadas em revistas internacionais.