Este mundo alienígena é tão extremo que tem literalmente nuvens de rocha vaporizada

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Impressão artística de um Júpiter quente. Créditos: OES / L. Calçada.

Por Michelle Starr
Publicado na ScienceAlert

Um exoplaneta a cerca de 1.360 anos-luz de distância está tão perto de sua estrela que suas nuvens consistem em rocha vaporizada.

Chamado de WASP-178b, ele orbita WASP-178, uma jovem estrela branca com duas vezes a massa do Sol, em uma órbita incrivelmente curta de apenas 3,3 dias. Nessa proximidade, as temperaturas no mundo gasoso estão subindo – tão quente que é classificado como um ‘Júpiter ultra-quente’, possivelmente o tipo mais extremo de exoplaneta que conhecemos.

Um novo estudo do clima neste mundo selvagem identificou, pela primeira vez, o monóxido de silício (SiO) na atmosfera de um exoplaneta, dando-nos uma nova visão sobre esses mundos verdadeiramente alienígenas.

“Ainda não temos uma boa compreensão do clima em diferentes ambientes planetários”, disse o astrofísico David Sing, da Universidade Johns Hopkins (EUA). “Quando você olha para a Terra, todas as nossas previsões meteorológicas ainda estão sintonizadas com o que podemos medir. Mas quando você vai para um exoplaneta distante, você tem poderes preditivos limitados porque não construiu uma teoria geral sobre como tudo em uma atmosfera vai junto e responde a condições extremas”.

Os Júpiteres Quentes, em particular, são absolutamente fascinantes e oportunos para estudo. Como o nome sugere, esses mundos são gigantes gasosos, como Júpiter, mas também são muito quentes, porque estão em órbitas extremamente próximas com suas estrelas – alguns fazendo uma translação em menos de um dia.

Eles representam um enigma interessante: eles não podem ter se formado em sua órbita atual, porque a gravidade, a radiação e os ventos estelares intensos deveriam ter impedido o gás de se aglomerar. No entanto, mais de 300 Júpiteres quentes foram detectados até hoje; os astrônomos acreditam que eles se formam mais longe de suas estrelas e migram para dentro.

O WASP-178b tem cerca de 1,4 vezes a massa de Júpiter e cerca de 1,9 vezes o seu tamanho. Inchado pelo calor de sua estrela, o exoplaneta atinge temperaturas de 2.450 Kelvin (2.177 graus Celsius). Essa temperatura é o ponto ideal para detectar o silicato vaporizado: estudos teóricos mostraram que, acima de 2.000 Kelvin, espera-se que o monóxido de silício seja detectável.

Eis como fazemos isso: o exoplaneta passa entre nós e sua estrela hospedeira. A cada trânsito, parte da luz da estrela é absorvida por átomos na atmosfera do exoplaneta; cada elemento absorve ou emite um comprimento de onda diferente, o que significa que pode ser identificado como um sinal no espectro de luz recebido da estrela.

O sinal é absolutamente minúsculo, como você pode imaginar, mas juntando trânsitos, os astrônomos podem amplificar o espectro para obter um sinal legível. Usando este método, metais vaporizados como titânio, ferro e magnésio foram detectados nas atmosferas de Júpiteres quentes.

Uma equipe de pesquisadores liderada por Sing e seu colega Josh Lothringer, da Universidade do Vale de Utah (EUA), usou o Telescópio Espacial Hubble para obter o espectro de WASP-178b e encontrou um sinal diferente de tudo já visto antes. De acordo com a análise deles, descobriu-se que era silício e magnésio.

“SiO, em particular, não foi detectado anteriormente, até onde sabemos, em exoplanetas”, escreveram em seu estudo. “No entanto, a presença de SiO em WASP-178b é consistente com as expectativas teóricas como as espécies dominantes de Si em altas temperaturas”.

O WASP-178b é, como todos os Júpiteres quentes conhecidos, acoplado por maré em sua estrela. Isso significa que um lado está permanentemente voltado para a estrela, em dia permanente, e o outro está voltado para o lado oposto em noite permanente. Isso produz uma diferença significativa de temperatura entre os dois hemisférios do exoplaneta, com uma atmosfera rotativa que gira entre os dois.

No lado noturno do exoplaneta, pode ser frio o suficiente para que os vapores se condensem em nuvens no fundo na atmosfera, antes de serem soprados de volta para o lado diurno, onde os minerais são novamente vaporizados.

Os pesquisadores não conseguiram ver nenhum sinal dessa condensação na zona de crepúsculo do WASP-178b, a linha que separa o dia da noite. Mas os resultados sugerem que o monóxido de silício pode estar presente em outros exoplanetas para os quais observações detalhadas de zonas de crepúsculo são mais visíveis, nomeadamente WASP-76b. Se a chuva de rochas estiver presente em um exoplaneta, este pode ser o lugar para encontrá-la.

Os resultados da equipe também mostram que estamos melhorando as observações de atmosferas misteriosas de mundos distantes. Isso é um bom presságio para observar exoplanetas menores e mais distantes de suas estrelas.

“Se não conseguirmos descobrir o que está acontecendo em Júpiteres super quentes, onde temos dados observacionais sólidos e confiáveis, não teremos a chance de descobrir o que está acontecendo em espectros mais fracos observando exoplanetas terrestres”, disse Lothringer. “Este é um teste de nossas técnicas que nos permite construir uma compreensão geral das propriedades físicas, como formação de nuvens e estrutura atmosférica”.

A pesquisa foi publicada na Nature.