NOVO ESTUDO REVELA ATMOSFERA DE "NEPTUNO QUENTE" QUE NÃO DEVIA EXISTIR 3 de novembro de 2020
Esta impressão de artista mostra LTT 9779b perto da estrela que orbita e realça o lado diurno ultraquente (1700º C) e o seu lado noturno (700º C).
Crédito: Ethen Schmidt, Universidade do Kansas
Uma equipa liderada por um astrónomo da Universidade do Kansas analisou dados dos telescópios espaciais TESS e Spitzer da NASA para retratar pela primeira vez a atmosfera de um tipo altamente invulgar de exoplaneta apelidado de "Neptuno quente".
As descobertas relativas ao recém-descoberto planeta LTT 9779b foram publicadas na revista The Astrophysical Journal Letters. O artigo científico detalha a primeira caracterização espectral atmosférica de qualquer planeta descoberto pelo TESS, o primeiro mapa de temperatura global de qualquer planeta do TESS com uma atmosfera e um Neptuno quente cujo espectro de emissão é fundamentalmente diferente dos muito maiores "Júpiteres quentes" anteriormente estudados.
"Pela primeira vez, medimos a luz proveniente deste planeta que não deveria existir," disse Ian Crossfield, professor assistente de física e astronomia na Universidade do Kansas e autor principal do artigo. "Este planeta é tão intensamente irradiado pela sua estrela que a sua temperatura ronda os 1700º C e a sua atmosfera pode ter-se evaporado completamente. Ainda assim, as nossas observações com o Spitzer mostram-nos a sua atmosfera por meia da luz infravermelha que o planeta emite."
Embora LTT 9779b seja extraordinário, uma coisa é certa: as pessoas provavelmente não gostariam muito dele.
"Este planeta não tem uma superfície sólida e é muito mais quente do que Mercúrio no nosso Sistema Solar - não só o chumbo seria derretido nesta atmosfera, como também a platina, crómio e aço inoxidável," disse Crossfield. "Um ano neste planeta dura menos de 24 horas - esta é a rapidez com que gira em torno da sua estrela. É um sistema bastante extremo."
O Neptuno quente LTT 9779b foi descoberto no ano passado, tornando-se um dos primeiros planetas do tamanho de Neptuno descobertos pela missão TESS da NASA. Crossfield e os seus coautores usaram uma técnica chamada "curva de fase" para analisar a composição atmosférica do exoplaneta.
"Medimos a quantidade de radiação infravermelha emitida pelo planeta enquanto girava 360º no seu eixo," disse. "A luz infravermelha informa-nos sobre a temperatura de algo e onde estão as partes mais quentes e frias deste planeta - na Terra, não está mais quente ao meio-dia; fica mais quente algumas horas no início da tarde. Mas, neste planeta, é realmente mais quente quase ao meio-dia. Vemos a maior parte da radiação infravermelha proveniente da parte do planeta quando a sua estrela está bem acima e muito menos noutras partes do planeta."
As leituras da temperatura do planeta são vistas como uma forma de caracterizar a sua atmosfera.
"O planeta é muito mais frio do que esperávamos, o que sugere que está a refletir muita da luz estelar incidente que o atinge, provavelmente devido às nuvens diurnas," disse o coautor Nicolas Cowan do iREx (Institute for Research on Exoplanets) e da Universidade McGill em Montreal, que ajudou na análise e interpretação das medições da curva de fase térmica. "O planeta também não transporta muito calor para o lado noturno, mas achamos que compreendemos isso: a luz estelar que é absorvida é provavelmente absorvida no alto da atmosfera, de onde a energia é rapidamente irradiada de volta para o espaço."
De acordo com Crossfield, os resultados são apenas um primeiro passo para uma nova fase de exploração exoplanetária, à medida que o estudo das atmosferas dos exoplanetas se move continuamente em direção a planetas cada vez mais pequenos.
"Eu não diria que entendemos tudo sobre este planeta agora, mas já medimos o suficiente para saber que este será um objeto realmente frutífero para estudos futuros," disse. "Já estão a ser feitos planos para o observar com o Telescópio Espacial James Webb, o próximo grande telescópio da NASA que será lançado no próximo ano. O que as nossas medições até agora nos mostram são o que chamamos de características de absorção espectral - e o seu espectro indica monóxido de carbono e/ou dióxido de carbono na atmosfera. Estamos a começar a entender quais as moléculas que compõem a sua atmosfera. Dado que vemos isto, e devido ao aspeto deste mapa global de temperatura, também nos diz algo sobre como os ventos estão a circular energia e material pela atmosfera deste miniplaneta gasoso."
Crossfield explicou a raridade extrema de mundos parecidos com Neptuno encontrados perto das suas estrelas hospedeiras, uma região tipicamente tão desprovida de planetas que os astrónomos chamam de "deserto dos Neptunos quentes".
"Achamos que é porque os Neptunos quentes não são massivos o suficiente para evitar a evaporação atmosférica substancial e a perda de massa," disse. "De modo que a maioria dos exoplanetas quentes próximos são ou Júpiteres quentes massivos ou planetas rochosos que há muito que perderam a maioria das suas atmosferas."
Um artigo complementar desta investigação, por Diana Dragomir, professora assistente de física e astronomia da Universidade do Novo México, investiga a composição atmosférica do exoplaneta por meio de observações de eclipses secundários com o instrumento IRAC (Spitzer Infrared Array Camera) do Neptuno quente.
Embora LTT 9779b não seja adequado para colonização por seres humanos ou por qualquer outra forma de vida conhecida, Crossfield disse que a avaliação da sua atmosfera aprimoraria técnicas que um dia podiam ser usadas para encontrar planetas mais acolhedores para a vida.
"Se alguém vai acreditar no que os astrónomos dizem sobre encontrar sinais de vida ou oxigénio noutros mundos, vamos ter que mostrar que podemos realmente fazê-lo primeiro em 'coisas fáceis'," disse. "Nesse sentido, estes planetas maiores e mais quentes como LTT 9779b agem como 'rodas de treino' e mostram que realmente sabemos o que estamos a fazer e que podemos acertar em tudo."
"Como alguém que estuda estes planetas, há muita ciência planetária interessante que podemos fazer ao medir as propriedades destes planetas - assim como as pessoas estudam as atmosferas de Júpiter, Saturno e Vénus - embora não pensemos que hospedem vida," disse. "Continuam a ser interessantes, e podemos aprender mais sobre como estes planetas se formaram e o contexto mais amplo dos sistemas planetários."
Crossfield disse que ainda há muito trabalho a ser feito para melhor entender LTT 9779b e os Neptunos quentes parecidos ainda por descobrir.
"Queremos continuar a observá-lo com outros telescópios para que possamos responder a mais perguntas," explicou. "Como é que este planeta é capaz de reter a sua atmosfera? Como é que se formou? Será que já foi maior, mas perdeu parte da atmosfera original? Se sim, então porque é que a sua atmosfera não é apenas uma versão em escala reduzida das atmosferas dos exoplanetas maiores e ultraquentes? E o que mais pode estar escondido na sua atmosfera?"
Alguns dos coautores do artigo também planeiam continuar a estudar o exoplaneta improvável.
"Nós detetámos monóxido de carbono na sua atmosfera e que o lado diurno permanente é muito quente, enquanto muito pouco calor é transportado para o lado noturno", disse Björn Benneke do iREx e da Universidade de Montreal. "Ambas as descobertas assinalam que LTT 9779b é um alvo muito interessante de se observar para futura caracterização com o JWST. Estamos agora a planear observações muito mais detalhadas da curva de fase com o NIRISS do JWST."
Esta impressão de artista mostra o sistema LTT 9779 aproximadamente à escala, com o planeta Neptuno quente à esquerda e a sua estrela brilhante à direita. O rasto de material libertado pelo planeta é hipotético mas provável, com base na intensa irradiação deste planeta.
Crédito: Ethen Schmidt, Universidade do Kansas
Esta impressão de artista mostra LTT 9779b a transitar a sua estrela hospedeira. Este trânsito bloqueia brevemente uma fração apreciável da luz estelar, o que levou à descoberta do planeta pela missão TESS da NASA.
Crédito: Ethen Schmidt, Universidade do Kansas
