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HUBBLE INVESTIGA PLANETAS DE "ALDOGÃO DOCE"
27 de dezembro de 2019

 


Esta ilustração mostra a estrela parecida com o Sol, Kepler 51, e os três gigantes gasosos que o telescópio espacial Kepler da NASA descobriu em 2012-2014. Estes planetas têm todos mais ou menos o tamanho de Júpiter mas uma fração minúscula da sua massa. Isto significa que os planetas têm uma densidade extraordinariamente baixa, mais parecida com a de esferovite, em vez de rocha ou água, com base em novas observações do Telescópio Espacial Hubble. Os planetas podem ter-se formado muito mais longe da sua estrela e migrado para dentro. Agora, as suas atmosferas de hidrogénio/hélio estão a escapar para o espaço. Eventualmente, ficam para trás planetas muito mais pequenos. O campo estelar de fundo está corretamente ilustrado, como seria se olhássemos de volta para o Sol, à distância de mais ou menos 2600 anos-luz de Kepler 51, ao longo do braço espiral de Orionte da nossa Galáxia. No entanto, o Sol é demasiado ténue para ser visto a olho nu nesta imagem simulada.
Crédito: NASA, ESA e L. Hustak, J. Olmsted, D. Player e F. Summers (STscI)

 

Novos dados do Telescópio Espacial Hubble da NASA forneceram as primeiras pistas da química de dois planetas que podem ter a densidade de algodão doce, localizados no sistema Kepler 51. Este sistema, que na realidade possui três exoplanetas do género em órbita de uma estrela parecida com o Sol, foi descoberto pelo telescópio espacial Kepler da NASA em 2012. No entanto, só em 2014 é que as baixas densidades destes exoplanetas foram determinadas, para surpresa de muitos.

As recentes observações do Hubble permitiram que uma equipa de astrónomos refinasse as estimativas de massa e tamanho destes mundos - confirmando independentemente a sua natureza "fofa". Com apenas algumas vezes a massa da Terra, as suas atmosferas de hidrogénio/hélio são tão inchadas que são quase do tamanho de Júpiter. Por outras palavras, estes planetas podem parecer tão grandes e volumosos quanto Júpiter, mas são aproximadamente cem vezes mais leves em termos de massa.

O como e o porquê das suas atmosferas serem tão inchadas ainda estão por descobrir, mas esta característica torna os planetas de "algodão doce" alvos ideais para a investigação atmosférica. Usando o Hubble, a equipa procurou evidências de componentes, principalmente água, nas atmosferas dos planetas chamados Kepler-51 b e 51 d. O Hubble observou os planetas quando passaram à frente da sua estrela, com o objetivo de observar a cor infravermelha do seu pôr-do-Sol. Os astrónomos deduziram a quantidade de luz absorvida pela atmosfera no infravermelho. Este tipo de observação permite que os cientistas procurem os sinais reveladores dos constituintes químicos dos planetas, como a água.

Para surpresa da equipa do Hubble, descobriram que os espectros dos dois planetas não tinham assinaturas químicas reveladoras. Eles atribuem este resultado a nuvens de partículas altas nas suas atmosferas. "Isto foi completamente inesperado," disse Jessica Libby-Roberts da Universidade do Colorado, em Boulder, EUA. "Tínhamos planeado observar grandes recursos de absorção de água, mas simplesmente não existiam. Estava tudo nublado!" No entanto, ao contrário das nuvens de água da Terra, as nuvens nestes planetas podem ser compostas por cristais de sal ou neblinas fotoquímicas, como aquelas encontradas na maior lua de Saturno, Titã.

Estas nuvens fornecem à equipa informações sobre como Kepler-51 b e 51 d se comparam com outros planetas de baixa massa e ricos em gás para lá do nosso Sistema Solar. Ao comparar os espectros dos planetas inchados com os de outros planetas, a equipa foi capaz de apoiar a hipótese de que a formação de nuvens/neblinas está ligada à temperatura de um planeta - quanto mais frio é um planeta, mais nublado se torna.

A equipa também explorou a possibilidade destes planetas não serem completamente inchados. A atração gravitacional entre os planetas cria pequenas mudanças nos seus períodos orbitais e, a partir destes efeitos cronológicos, podemos derivar as suas massas planetárias. Ao combinar as variações de tempo em que um planeta passa em frente da sua estrela (um evento chamado trânsito) com os trânsitos observados pelo telescópio espacial Kepler, a equipa restringiu mais eficazmente as massas planetárias e as dinâmicas do sistema. Os seus resultados concordam com as medições anteriores para Kepler-51 b. No entanto, descobriram que Kepler-51 d era um pouco menos massivo (ou o planeta era ainda mais inchado) do que se pensava anteriormente.

Por fim, a equipa concluiu que as baixas densidades destes planetas são em parte uma consequência da tenra idade do sistema, com apenas 500 milhões de anos, em comparação com os 4,6 mil milhões de anos do Sol. Os modelos sugerem que estes planetas se formaram fora da "linha de neve" da estrela, a região de possíveis órbitas onde os materiais gelados podem sobreviver. Os planetas migraram então para dentro, como uma fila de vagões.

Agora, com os planetas muito mais perto da estrela, as suas atmosferas de baixa densidade deverão evaporar-se para o espaço ao longo dos próximos milhares de milhões de anos. Usando modelos de evolução planetária, a equipa conseguiu mostrar que Kepler-51 b, o planeta mais próximo da estrela, irá um dia (daqui a mil milhões de anos) parecer-se com uma versão mais pequena e mais quente de Neptuno, um tipo de planeta razoavelmente comum em toda a Via Láctea. No entanto, parece que Kepler-51 d, que está mais distante da estrela, continuará a ser um planeta estranho de baixa densidade, embora vá encolher e perder uma pequena parte da sua atmosfera. "Este sistema é um laboratório único para testar teorias sobre a evolução planetária," disse Zach Berta-Thompson da Universidade do Colorado, em Boulder.

A boa notícia é que nem tudo está perdido para a determinação da composição atmosférica destes dois planetas. O Telescópio Espacial James Webb da NASA, com a sua sensibilidade a comprimentos de onda infravermelhos mais longos, pode ser capaz de espiar através das camadas de nuvens. Observações futuras com este telescópio podem fornecer informações sobre a composição destes planetas. Até lá, estes planetas permanecem um "mistério doce".

 


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Esta imagem ilustra os três gigantes gasosos em torno da estrela parecida com o Sol, Kepler 51, em comparação com alguns dos planetas do nosso Sistema Solar. Estes planetas têm todos mais ou menos o tamanho de Júpiter mas uma fração minúscula da sua massa. O telescópio espacial Kepler da NASA detetou as sombras destes planetas em 2012-2014 enquanto passavam à frente da sua estrela. Não temos imagens diretas. Portanto, as cores dos planetas de Kepler 51 nesta impressão de artista são imaginárias.
Crédito: NASA, ESA e L. Hustak e J. Olmsted (STScI)


// NASA (comunicado de imprensa)
// Hubblesite (comunicado de imprensa)
// ESA (comunicado de imprensa)
// Universidade do Colorado (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv.org)

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Kepler-51 b (NASA)
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Kepler-51 c (NASA)
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Kepler-51 d (NASA)
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Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
PlanetQuest
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares

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

Telescópio Espacial Kepler:
NASA (página oficial)
K2 (NASA)
Arquivo de dados do Kepler
Arquivo de dados da missão K2
Wikipedia

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
ESA
Wikipedia

 
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