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Estudo da NASA descobre atmosfera inesperadamente primitiva em torno de "Netuno quente"


A atmosfera do distante "Neptuno quente" HAT-P-26b, aqui ilustrado, é inesperadamente primitivo, composto principalmente por hidrogênio e hélio. Combinando observações dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, investigadores determinaram que, ao contrário de Neptuno e Urano, o exoplaneta tem uma metalicidade relativamente baixa, uma indicação de quão rico é um planeta no que toca aos elementos mais pesados que hidrogênio e hélio.
Crédito: NASA/GSFC

Um estudo que combinou observações dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer da NASA revela que o distante exoplaneta HAT-P-26b tem uma atmosfera primitiva composta quase inteiramente de hidrogênio e hélio. Localizado a cerca de 437 anos-luz de distância, HAT-P-26b orbita uma estrela quase duas vezes mais velha do que o Sol.

A análise é um dos estudos mais detalhados, até à data, de um "Netuno quente", um planeta do tamanho de Neptuno que orbita perto da sua estrela. Os investigadores determinaram que a atmosfera de HAT-P-26b está relativamente livre de nuvens e tem uma forte assinatura de água, embora o planeta não seja um mundo de água. Esta é a melhor medição, até agora, da água num exoplaneta deste tamanho.

A descoberta de uma atmosfera com esta composição, neste exoplaneta, tem implicações para o modo como os cientistas lidam com o nascimento e desenvolvimento dos sistemas planetários. Em comparação com Neptuno e Urano, os planetas do nosso Sistema Solar com aproximadamente a mesma massa, HAT-P-26b provavelmente formou-se ou mais perto da sua estrela hospedeira ou mais tarde no desenvolvimento do seu sistema planetário, ou ambos.

"Os astrônomos só agora começaram a investigar a atmosfera destes distantes planetas da massa de Neptuno, e quase de imediato encontramos um exemplo que vai contra a tendência no nosso Sistema Solar," comenta Hannah Wakeford, investigadora pós-doutorada do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland e autora principal do estudo publicado na edição de 12 de maio de 2017 da revista Science. "Este tipo de resultado inesperado é o porquê de eu adorar explorar as atmosferas de planetas alienígenas."

Para o estudo da atmosfera de HAT-P-26b, os investigadores usaram dados de trânsitos - ocasiões em que o planeta passou em frente da sua estrela-mãe. Durante um trânsito, uma fração da luz estelar é filtrada através da atmosfera do exoplaneta, que absorve alguns comprimentos de onda da luz, mas não outros. Ao observarem o modo como as assinaturas da luz estelar mudam como resultado desta filtragem, os cientistas podem trabalhar para trás e descobrir a composição química da atmosfera.

Neste caso, a equipa reuniu dados de quatro trânsitos medidos pelo Hubble e dois vistos pelo Spitzer. Juntas, essas observações cobriram uma ampla gama de comprimentos de onda desde a luz amarela até à região do infravermelho próximo.

"Ter tanta informação sobre um Neptuno quente é ainda raro, de modo que a análise simultânea destes conjuntos de dados é, já de si, uma conquista," afirma a coautora Tiffany Kataria do JPL da NASA em Pasadena, Califórnia, EUA.

Tendo em conta que o estudo forneceu uma medição precisa da água, os investigadores foram capazes de usar essa assinatura para estimar a metalicidade de HAT-P-26b. Os astrônomos calculam a metalicidade, uma indicação de quão rico é o planeta no que toca aos elementos mais pesados que o hidrogênio e hélio, porque lhes dá pistas sobre a formação do planeta.

Para comparar planetas em termos de metalicidade, os cientistas usam o Sol como ponto de referência, quase como que descrevendo a quantidade de cafeína que as bebidas têm comparando-as com uma chávena de café. Júpiter tem uma metalicidade entre 2 a 5 vezes a do Sol. No que respeita a Saturno, esse valor é 10 vezes superior ao do Sol. Estes valores, relativamente baixos, significam que os dois gigantes gasosos são compostos quase inteiramente por hidrogênio e hélio.

Os gigantes gelados Neptuno e Urano são mais pequenos que os gigantes gasosos anteriores, mas mais ricos em elementos mais pesados, com metalicidades aproximadamente 100 vezes a do Sol. Assim, para os quatro planetas exteriores do nosso Sistema Solar, a tendência é que as metalicidades sejam mais baixas para os planetas maiores.

Os cientistas pensam que isto ocorreu porque à medida que o Sistema Solar estava a tomar forma, Neptuno e Urano formaram-se numa região próxima dos arredores do enorme disco de poeira, gás e detritos que girava em torno do Sol imaturo. Resumindo o complexo processo de formação planetária em poucas palavras: Netuno e Urano teriam sido bombardeados com grandes quantidades de detritos gelados, ricos em elementos pesados. Júpiter e Saturno, que se formaram numa parte mais quente do disco, teriam encontrado menos detritos gelados.

Dois planetas para lá do nosso Sistema Solar também encaixam nesta tendência. Um é o planeta com a massa de Netuno, HAT-P-11b. O outro é WASP-43b, um gigante gasoso duas vezes mais massivo que Júpiter.

Mas Wakeford e colegas descobriram que HAT-P-26b rema contra a maré. Determinaram que a sua metalicidade é apenas 4,8 vezes a do Sol, muito mais perto do valor de Júpiter do que o de Netuno.

"Esta análise mostra que existe uma diversidade muito maior nas atmosferas destes exoplanetas do que esperávamos, o que está a fornecer informações sobre como os planetas se podem formar e evoluir de forma diferente do que no nosso Sistema Solar," comenta David K. Sing da Universidade de Exeter e o segundo autor do artigo. "Eu diria que tem sido um tema nos estudos dos exoplanetas: os cientistas continuam a encontrar uma diversidade surpreendente."

FONTE: http://www.ccvalg.pt

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