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Metal raro da Terra é detectado em um dos mundos mais extremos da galáxia

Traduzido por Julio Batista
Original de Michelle Starr para o ScienceAlert

Um dos exoplanetas mais insanos já encontrados na Via Láctea acaba de ficar ainda mais interessante.

Na atmosfera de KELT-9b, astrônomos detectaram o raro metal térbio girando em nuvens de metal vaporizado, a primeira vez que esse elemento extremamente raro foi encontrado em um mundo distante.

A equipe também fez novas detecções de vanádio, bário, estrôncio, níquel e outros elementos, confirmando detecções anteriores e sugerindo que o que quer que esteja acontecendo com o KELT-9b é realmente muito estranho.

“Desenvolvemos um novo método que permite obter informações mais detalhadas. Com isso, descobrimos sete elementos, incluindo a rara substância térbio, que nunca foi encontrada na atmosfera de nenhum exoplaneta”, disse o astrofísico Nicholas Borsato, da Univerisdade de Lund na Suécia.

“Encontrar térbio na atmosfera de um exoplaneta é muito surpreendente.”

KELT-9b está localizado a cerca de 670 anos-luz de distância e é realmente um dos exoplanetas mais extremos que existem. É conhecido como um Júpiter quente, um gigante gasoso preso em uma órbita tão próxima com sua estrela hospedeira que é aquecido a temperaturas escaldantes.

Além disso, KELT-9b orbita uma estrela supergigante azul – uma das mais quentes que existe – em uma órbita extremamente estreita de apenas 1,48 dias.

Essa proximidade está praticamente vaporizando o exoplaneta: em seu lado diurno, KELT-9b é aquecido a temperaturas superiores a 4.600 Kelvin (4.327 graus Celsius). Essa é a temperatura mais quente que já vimos em um exoplaneta. É mais quente do que pelo menos 80% de todas as estrelas conhecidas.

Felizmente para nós, KELT-9b orbita de tal forma que passa entre nós e a estrela. Isso significa que os cientistas foram capazes de investigar sua atmosfera.

Quando a luz estelar passa pela atmosfera de KELT-9b, alguns comprimentos de onda de luz são absorvidos e reemitidos por átomos no gás. O sinal é minúsculo, mas ao empilhar as órbitas, os astrônomos podem amplificar o sinal para ver partes mais brilhantes e mais escuras no espectro da luz da estrela quando o planeta está em trânsito, em comparação com as observações da estrela sozinha.

É preciso um pouco de análise, mas os cientistas podem observar a assinatura dessas partes escuras e claras e determinar quais elementos estão causando as mudanças na luz.

Com esses dados, o KELT-9b se tornou o primeiro exoplaneta cujo ferro e titânio vaporizados foram detectados na atmosfera em 2018 . Então, um ano depois, os cientistas anunciaram que também haviam encontrado sódio, magnésio, cromo e metais raros da Terra, escândio e ítrio.

Agora, Borsato e seus colegas refinaram as técnicas para fazer análises ainda mais detalhadas dos elementos encontrados no espectro de KELT-9b e sua estrela hospedeira. Seus resultados confirmaram detecções anteriores de hidrogênio, sódio, magnésio, cálcio, cromo e ferro e detectaram vários metais que não haviam sido detectados na atmosfera do exoplaneta.

O térbio, de número atômico 65, foi a verdadeira surpresa. Aqui na Terra, o elemento pesado é extremamente raro, geralmente encontrado em vestígios combinados com outros elementos. Até o momento, não identificamos nenhum mineral natural predominantemente de térbio; sua abundância estimada na crosta terrestre é de cerca de 0,00012 por cento.

Encontrá-lo em outro mundo é interessante porque elementos pesados ​​como o térbio só podem ser forjados nas circunstâncias mais violentas, como uma explosão de supernova ou uma colisão entre duas estrelas de nêutrons.

Isso é verdade para todos os elementos mais pesados ​​que o ferro, mas a detecção de térbio na atmosfera de um exoplaneta não era de todo esperada e poderia nos dizer algo sobre a história de KELT-9b e sua estrela.

Sabemos que ambos são relativamente jovens, no que diz respeito a esses objetos: cerca de apenas 300 milhões de anos (o Sol, para contextualizar, tem cerca de 4,6 bilhões de anos). Para conter elementos pesados ​​como os detectados na atmosfera do KELT-9b, eles devem ter se formado a partir de materiais que incluíam material ejetado de um desses eventos violentos.

Como tais eventos ocorrem no final da vida de uma estrela, a quantidade de elementos pesados ​​no Universo aumenta com o tempo.

Quanto mais velha for uma estrela ou exoplaneta, menos material ele terá. Por outro lado, estrelas e exoplanetas mais jovens terão elementos mais pesados ​​e provavelmente uma variedade maior.

“Aprender mais sobre os elementos mais pesados ​​nos ajuda, entre outras coisas, a determinar a idade dos exoplanetas e como eles foram formados”, disse Borsato.

O trabalho da equipe também avança nas técnicas usadas para analisar as atmosferas dos exoplanetas. A ciência ainda é relativamente nova, mas está crescendo aos trancos e barrancos; uma nova geração de telescópios irá expandi-la exponencialmente.

Isso não é apenas para estudar os valores atípicos extremos, como KELT-9b. Os cientistas acreditam que nossa primeira detecção de vida fora do Sistema Solar será através da detecção de material biológico na atmosfera de um mundo alienígena.

“Detectar elementos pesados ​​nas atmosferas de exoplanetas ultraquentes é mais um passo para aprender como funcionam as atmosferas dos planetas”, disse Borsato. “Quanto melhor conhecermos esses planetas, maior a chance de encontrarmos a Terra 2.0 no futuro.”

A pesquisa foi aceita para publicação na Astronomy & Astrophysics e está disponível no arXiv.