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Telescópio Hubble observa uma atmosfera exoplanetária em mudança
9 de janeiro de 2024
 

Esta é uma impressão artística do exoplaneta WASP-121 b, também conhecido como Tylos. O aspeto do exoplaneta tem por base dados obtidos pelo Hubble. Usando observações do mesmo telescópio espacial, uma outra equipa de cientistas já tinha anunciado a deteção de metais pesados, como o magnésio e o ferro, a escaparem da atmosfera superior do "Júpiter quente", a primeira deteção do género. O exoplaneta orbita perigosamente perto da sua estrela hospedeira, equivalente a cerca de 2,6% da distância Terra-Sol, o que o coloca na iminência de ser despedaçado pelas forças de maré. As poderosas forças gravitacionais alteraram a forma do planeta.
Crédito: NASA, ESA, Q. Changeat et al., M. Zamani (ESA/Hubble)
 
     
 
 
 

Uma equipa internacional de astrónomos reuniu e reprocessou observações do exoplaneta WASP-121 b que foram recolhidas com o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA nos anos de 2016, 2018 e 2019. Isto proporcionou-lhes um conjunto único de dados que permitiu não só analisar a atmosfera de WASP-121 b, mas também comparar o seu estado ao longo de vários anos.

A equipa encontrou evidências claras de que as observações de WASP-121 b estavam a variar no tempo. Usando técnicas sofisticadas de modelação, demonstraram que estas diferenças temporais podiam ser explicadas por padrões climáticos na atmosfera do exoplaneta.

A observação de exoplanetas - planetas para lá nosso Sistema Solar - é um desafio, devido à distância a que se encontram da Terra e ao facto de, na sua maioria, orbitarem estrelas que são muito maiores e mais brilhantes do que os próprios planetas. Isto significa que os astrónomos que conseguiram observar um exoplaneta com um telescópio tão sofisticado como o Hubble têm, normalmente, de combinar todos os seus dados para obterem informação suficiente que lhes permita fazer deduções seguras acerca das suas propriedades. Ao combinar as observações para aumentar a intensidade do sinal de um exoplaneta, os astrónomos podem construir uma imagem moderada da sua atmosfera, mas isso não lhes diz se esta está a mudar. Por outras palavras, não podem estudar o clima noutros mundos usando este método. O estudo do clima requer muitos mais dados de alta qualidade, obtidos durante um período de tempo mais longo. Felizmente, o Hubble está ativo há um período de tempo tão impressionante que dispomos de um vasto arquivo de dados, por vezes com vários conjuntos de observações do mesmo objeto celeste - e isso inclui o exoplaneta WASP-121 b.

 

WASP-121 b (também conhecido como Tylos) é um bem estudado "Júpiter quente" que orbita uma estrela situada a cerca de 880 anos-luz da Terra, completando uma órbita em apenas 30 horas. A proximidade extrema à estrela hospedeira significa que sofre bloqueio de marés (mostra sempre a mesma face à estrela, assim como a Lua faz com a Terra) e que o hemisfério diurno é muito quente, com temperaturas superiores a 3000 K. A equipa combinou quatro conjuntos de observações de arquivo de WASP-121 b, todas obtidas com o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble. O conjunto completo de dados reunidos inclui observações de: WASP-121 b a transitar em frente da sua estrela (registadas em junho de 2016); WASP-121 b a transitar atrás da sua estrela, também conhecido como eclipse secundário (obtidas em novembro de 2016); e duas curvas de fase (que mostram a variação da luz recebida do sistema estrela-exoplaneta) de WASP-121 b (obtidas em março de 2018 e em fevereiro de 2019, respetivamente). A equipa deu o passo único de processar cada conjunto de dados da mesma forma, mesmo que já tivesse sido previamente processado por uma equipa diferente. O processamento de dados exoplanetários é demorado e complicado, mas valeu a pena porque permitiu à equipa comparar diretamente os dados processados de cada conjunto de observações uns com os outros.

Um dos principais cientistas da equipa, Quentin Changeat, investigador da ESA no STScI (Space Telescope Science Institute), explica:

"O nosso conjunto de dados representa uma quantidade significativa de tempo de observação para um único planeta e é atualmente o único conjunto consistente de tais observações repetidas. A informação que extraímos dessas observações foi utilizada para caracterizar (inferir a química, a temperatura e as nuvens) a atmosfera de WASP-121 b em diferentes alturas. Isto forneceu-nos uma imagem requintada do planeta ao longo do tempo".

 

Depois de limparem cada conjunto de dados, a equipa encontrou evidências claras de que as observações de WASP-121 b estavam a variar no tempo. Embora os artefactos dos instrumentos permanecessem, os dados mostraram uma aparente variação nas zonas mais quentes do exoplaneta e diferenças na assinatura espetral (a composição química da atmosfera exoplanetária) indicativas de uma atmosfera em mudança. Em seguida, a equipa utilizou modelos de computador, altamente sofisticados, para tentar compreender o comportamento observado da atmosfera do exoplaneta. Os modelos indicaram que os seus resultados podem ser explicados por padrões climáticos quase periódicos, especificamente ciclones gigantescos que são repetidamente criados e destruídos como resultado da enorme diferença de temperatura entre o lado sempre virado para a estrela e o lado em noite perpétua. Este resultado representa um avanço significativo na potencial observação de padrões climáticos em exoplanetas.

"A alta resolução das nossas simulações da atmosfera exoplanetária permite-nos modelar com precisão o clima em planetas escaldantes como WASP-121 b", explicou Jack Skinner, pós-doutorado no Caltech (California Institute of Technology) e colíder deste estudo. "Damos aqui um importante passo em frente, combinando restrições observacionais com simulações atmosféricas para melhor compreender a meteorologia nestes planetas ao longo do tempo."

"A meteorologia na Terra é responsável por muitos aspetos da nossa vida e, na verdade, a estabilidade a longo prazo do clima da Terra é provavelmente a razão pela qual a vida pôde surgir em primeiro lugar", acrescentou Quentin. "O estudo do clima é vital para compreender a complexidade das atmosferas, especialmente na nossa procura por exoplanetas com condições habitáveis."

Futuras observações com o Hubble e com outros telescópios potentes, incluindo o Webb, permitirão conhecer melhor os padrões climáticos em mundos distantes e, em última análise, possivelmente encontrar exoplanetas com climas e padrões meteorológicos estáveis a longo prazo.

// ESA (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// ESA/Hubble (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv.org)

 


Quer saber mais?

CCVAlg - Astronomia:
25/11/2022 - Foi pela primeira vez revelado em detalhe o lado noturno de um Júpiter quente
13/10/2020 - Metal vaporizado no "ar" de um exoplaneta
28/07/2020 - Há metal no ar
06/08/2019 - Hubble descobre exoplaneta "metálico" em forma de bola de rugby
04/08/2017 - Hubble deteta exoplaneta com brilhante atmosfera de água

WASP-121 b:
NASA
Exoplanet.eu
Open Exoplanet Catalogue
Wikipedia

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de exoplanetas mais próximos (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Lista de exoplanetas candidatos a albergar água líquida (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Exoplanet.eu

Telescópio Espacial Hubble:
Hubble, NASA 
ESA
Hubblesite
STScI
SpaceTelescope.org
Base de dados do Arquivo Mikulski para Telescópios Espaciais
Arquivo de Ciências do eHST

 
   
 
 
 
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