Exoplaneta extremo é descoberto com uma atmosfera complexa e exótica

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Crédito: Pixabay.

Publicado na Universität Bern

Uma equipe internacional, incluindo pesquisadores da Universidade de Berna e da Universidade de Genebra, bem como do PlanetS do Centro Nacional de Competência em Pesquisa (NCCR), analisou a atmosfera de um dos planetas mais extremos conhecidos em grande detalhe. Os resultados deste planeta quente, semelhante a Júpiter, que foi caracterizado pela primeira vez com a ajuda do telescópio espacial CHEOPS, podem ajudar os astrônomos a entender as complexidades de muitos outros exoplanetas – incluindo planetas semelhantes à Terra.

A atmosfera da Terra não é uma camada uniforme, mas consiste em camadas distintas, cada uma com propriedades características. A camada mais baixa que se estende desde o nível do mar passando pelos picos mais altos das montanhas, por exemplo – a troposfera – contém a maior parte do vapor de água e, portanto, é a camada na qual ocorre a maioria dos fenômenos climáticos. A camada acima dela – a estratosfera – é aquela que contém a famosa camada de ozônio que nos protege da radiação ultravioleta nociva do Sol.

Em um novo estudo publicado no Nature Astronomy, uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela Universidade de Lund mostra pela primeira vez que a atmosfera de um dos planetas mais extremos conhecidos também pode ter camadas distintas semelhantes – embora com características muito diferentes.

Um coquetel exótico para uma atmosfera

WASP-189b é um planeta fora do nosso próprio Sistema Solar, localizado a 322 anos-luz da Terra. Extensas observações com o telescópio espacial CHEOPS em 2020 revelaram, entre outras coisas, que o planeta está 20 vezes mais próximo de sua estrela hospedeira do que a Terra está do Sol e tem uma temperatura diurna de 3200 graus Celsius. Investigações mais recentes com o espectrógrafo HARPS no Observatório de La Silla, no Chile, agora, pela primeira vez, permitiram que os pesquisadores observassem mais de perto a atmosfera deste planeta semelhante a Júpiter.

“Medimos a luz que vem da estrela hospedeira do planeta e passa pela atmosfera do planeta. Os gases em sua atmosfera absorvem parte da luz estelar, semelhante ao ozônio absorvendo parte da luz solar na atmosfera da Terra e, assim, deixam sua característica assinatura. Com a ajuda do HARPS, conseguimos identificar as substâncias correspondentes”, explicou Bibiana Prinoth, principal autora do estudo e doutoranda da Universidade de Lund. Segundo os pesquisadores, os gases que deixaram suas assinaturas na atmosfera do WASP-189b incluía ferro, cromo, vanádio, magnésio e manganês.

Uma “camada de ozônio” em um planeta extremamente quente?

Uma substância particularmente interessante que a equipe encontrou é um gás contendo titânio: óxido de titânio. Embora o óxido de titânio seja muito escasso na Terra, ele pode desempenhar um papel importante na atmosfera do WASP-189b – semelhante ao do ozônio na atmosfera da Terra. “O óxido de titânio absorve radiação de ondas curtas, como a radiação ultravioleta. Sua detecção pode, portanto, indicar uma camada na atmosfera de WASP-189b que interage com a radiação estelar de forma semelhante à camada de ozônio na Terra”, explicou o coautor do estudo Kevin Heng, professor de astrofísica da Universidade de Berna e membro do PlanetS do NCCR.

De fato, os pesquisadores encontraram indícios de tal camada e outras camadas no planeta ultra-quente semelhante a Júpiter. “Em nossa análise, vimos que as assinaturas dos diferentes gases estavam ligeiramente alteradas em relação à nossa expectativa. Acreditamos que ventos fortes e outros processos possam gerar essas alterações. E pelo fato das assinaturas de diferentes gases estarem alteradas de maneiras diferentes, achamos que isso indica que eles existem em diferentes camadas – de forma semelhante a como as assinaturas de vapor de água e ozônio na Terra apareceriam alteradas de maneira diferente à distância, porque ocorrem principalmente em diferentes camadas atmosféricas”, explicou Prinoth. Esses resultados podem mudar a forma como os astrônomos investigam exoplanetas.

Uma maneira diferente de olhar para os exoplanetas

“No passado, os astrônomos muitas vezes assumiam que as atmosferas dos exoplanetas existem como uma camada uniforme e tentam entendê-la como tal. Mas nossos resultados demonstram que mesmo as atmosferas de planetas gasosos gigantes intensamente irradiados têm estruturas tridimensionais complexas”, apontou o coautor do estudo e professor associado sênior da Universidade de Lund Jens Hoeijmakers.

“Estamos convencidos de que para podermos compreender plenamente esses e outros tipos de planetas, inclusive os mais parecidos com a Terra, precisamos apreciar a natureza tridimensional de suas atmosferas. Isso requer inovações nas técnicas de análise de dados, modelagem computacional e teoria atmosférica”, concluiu Kevin Heng.