Spitzer da NASA coloca planetas numa placa de petri

Se os astrónomos pudessem de algum modo arrancar os planetas do céu e analisá-los em laboratório, seria algo deste género, uma imagem artisticamente alterada que ilustra novas pesquisas do Telescópio Espacial Spitzer da NASA. O observatório infravermelho permite com que os astrónomos estudem de perto as atmosferas dos exoplanetas Júpiteres quentes - aqueles para lá do nosso Sistema Solar que orbitam muito perto das suas estrelas-mãe.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

A nossa Galáxia está repleta de uma variedade selvagem de planetas. Além dos oito planetas do Sistema Solar, existem mais de 800 exoplanetas conhecidos que orbitam outras estrelas além do Sol. Uma das primeiras "espécies" de exoplanetas a ser descoberta foi o "Júpiter quente". Estes planetas são gigantes gasosos como Júpiter, mas orbitam perto das suas estrelas-mãe, borbulhando sob o calor. Graças ao Telescópio Espacial Spitzer, os investigadores estão a começar a dissecar esta classe exótica de planetas, revelando furiosos ventos e outros aspectos da sua natureza turbulenta. Uma das descobertas que surgiram desta pesquisa planetária foi a grande variedade de climas. Alguns estão cobertos com neblina, enquanto outros estão limpos. Os seus perfis de temperatura, química e densidades também diferem.
 
"Os Júpiteres quentes são difíceis de estudar. Não encaixam perfeitamente nos nossos modelos e são mais diversos do que pensávamos," afirma Nikole Lewis do Instituto de Tecnologia do Massachusetts (MIT) em Cambridge, autora principal de um novo artigo do Spitzer publicado na revista Astrophysical Journal, que examina um destes Júpiteres quentes chamado HAT-P-2b. "Estamos apenas começando a juntar as peças deste puzzle planetário, e ainda não sabemos qual será a imagem final."
 
O primeiro planeta extrasolar descoberto em torno de uma estrela semelhante ao Sol foi, de facto, um Júpiter quente, denominado 51 Pegasi b. Foi detectado em 1995 por astrónomos suíços, utilizando o método de velocidade radial, que mede a oscilação de uma estrela provocada pela atracção de um planeta. Dado que os Júpiteres quentes são pesados e orbitam rapidamente em torno das suas estrelas-mãe, são os mais fáceis de encontrar usando esta estratégia. Em pouco tempo seguiram-se dezenas de descobertas de Júpiteres quentes. Ao início, os cientistas pensavam que representavam uma configuração mais comum para outros sistemas planetários na nossa Galáxia, para lá do nosso próprio Sistema Solar. Mas novas pesquisas, incluindo a do Telescópio Espacial Kepler, mostraram que são relativamente raros.
 
Em 2005, os cientistas ficaram encantados quando o Spitzer tornou-se no primeiro telescópio a detectar a luz emitida por um exoplaneta. O Spitzer acompanhou a luz infravermelha de uma estrela e do seu planeta - um Júpiter quente - à medida que o planeta desaparecia por trás da estrela num evento conhecido como eclipse secundário. Mais uma vez, esta técnica funciona melhor para os Júpiteres quentes, porque são os planetas maiores e mais quentes.
 
Além de observar a ocultação de Júpiteres quentes pelas suas estrelas, os investigadores também usam o Spitzer para estudar os exoplanetas à medida que completam uma órbita em torno da estrela. Isto permite-lhes criar mapas climatéricos globais, revelando como as atmosferas dos planetas variam desde as suas faces voltadas para a estrela para as suas faces nocturnas, em parte devido a fortes ventos (os Júpiteres quentes sofrem frequentemente de acoplamento de maré, com um dos lados sempre voltado para a estrela, tal como a nossa Lua mostra sempre a mesma face à Terra). Desde aquela primeira observação, o Spitzer estudou as atmosferas de dúzias de Júpiteres quentes, e até alguns planetas extrassolares mais pequenos, descobrindo pistas sobre a sua composição e clima. "Quando o Spitzer foi lançado em 2003, não fazíamos ideia que viria a ser um gigante no campo da ciência exoplanetária," afirma Michael Werner, cientista do projecto Spitzer no JPL da NASA em Pasadena, no estado americano da Califórnia.  Agora, estamos movendo-nos mais para o campo da ciência planetária comparativa, onde podemos observar estes objectos como uma classe e não apenas como indivíduos."
 
No novo estudo, Lewis e colegas fizeram a observação mais longa, do Spitzer, de um Júpiter quente. O telescópio infravermelho observou o sistema HAT-P-2 continuamente durante seis dias, vendo-o passar em frente da estrela-mãe, "escorregar" para trás, e então reaparecer no outro lado, completando uma órbita. O que torna esta observação ainda mais emocionante para os cientistas é que o planeta tem uma órbita excêntrica semelhante à dos cometas, levando-o até uma curta distância de 4,5 milhões de quilómetros da estrela e afastando-se até 15 milhões de quilómetros. Para referência, Mercúrio é de longe o mais excêntrico dos planetas principais, e varia entre 46 e 69,8 milhões de km do Sol.
 
"É como se a Natureza nos tivesse dado uma experiência laboratorial perfeita com este sistema," afirma Heather Knutson, do Instituto de Tecnologia da Califórnia e co-autora do artigo. "Dado que a distância relativamente à sua estrela muda, podemos ver quão rapidamente aquece e arrefece. É como se estivéssemos a girar o botão da temperatura sobre este planeta e a observar o que acontece." Knutson liderou a equipa que criou o primeiro mapa climatérico de um Júpiter quente, denominado HD 189733 b, em 2007. O novo estudo de HAT-P-2b é também um dos primeiros a usar vários comprimentos de onda no infravermelho, em vez de apenas um, enquanto observava uma órbita completa do Júpiter quente. Isto permite com que os cientistas espiem diferentes camadas dos planetas. Os resultados revelam que HAT-P-2b demora cerca de um dia para aquecer à medida que se aproxima da parte mais quente da sua órbita, e quatro a cinco dias para arrefecer à medida que se afasta. Também apresenta uma inversão de temperatura - uma camada mais alta e quente de gás - quando está mais próximo da estrela.
 
Além do mais, a química de carbono do planeta parece estar a comportar-se de forma inesperada, o que os astrónomos estão ainda tentando compreender. "Estes planetas são muito mais quentes e dinâmicos que o nosso próprio Júpiter, que é lento em comparação. Os fortes ventos transportam material de baixo para cima, e a química está sempre a mudar," afirma Lewis. Outro desafio para a compreensão dos Júpiteres quentes encontra-se na análise dos dados. Lewis disse que a observação de seis dias da sua equipa deixou-os com 2 milhões de pontos de dados para cuidadosamente mapear enquanto removiam o ruído dos instrumentos. "As teorias estão sendo eliminadas," afirma Nick Cowan da Universidade do Noroeste em Evanston, Illinois, co-autor do estudo sobre HAT-P-2b. "De momento, é como o faroeste selvagem."
Fonte: Astronomia On-Line

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