Hubble mapeia a temperatura e o vapor D’Água de um exoplaneta extremo

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Uma equipe de cientistas usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA fez o mais detalhado mapa global já gerado de um planeta orbitando outra estrela, revelando segredos das temperaturas do ar e da água.
O mapa fornece informações sobre as temperaturas em diferentes camadas da atmosfera desse mundo e traça a quantidade e a distribuição do vapor de água no planeta. As descobertas têm ramificações para o entendimento da dinâmica atmosférica  e da formação de planetas gigantes como Júpiter. “Essas medidas têm aberto a porta para um novo tipo de planetologia comparativa”, disse o líder da equipe, Jacob Bean, da Universidade de Chicago. Nossas observações são as primeiras desse tipo em termos de fornecer um mapa bidimensional da estrutura térmica do planeta que pode ser usado para restringir a circulação atmosférica e os modelos dinâmicos para exoplanetas quentes”, disse Kevin Stevenson, um dos membros da equipe, da Universidade de Chicago. As observações do Hubble mostram que o planeta, chamado de WASP-43b, não é um lugar para se chamar de lar. Ele é um mundo de extremos, onde ventos rasgam os céus na velocidade do som e cruzam o planeta que tem o lado do dia com temperaturas que chegam aos 3000 graus Fahrenheit, capaz de derreter o aço e o lado noturno e escuro onde a temperatura cai drasticamente para 1000 graus Fahrenheit.

Como uma bola quente constituída principalmente de gás hidrogênio, não existem feições na superfície do planeta, como oceanos ou continentes, que possam ser usadas para rastrear sua rotação. Somente as severas diferenças de temperatura entre o lado diurno e noturno do planeta podem ser usadas para que um observador remoto marque a passagem do dia nesse mundo.  O WASP-43b está localizado a 260 anos-luz de distância da Terra e foi descoberto pela primeira vez em 2011. O WASP-43b está muito longe para ser fotografado diretamente, mas devido a sua órbita estar de lado para a Terra, os astrônomos conseguem detectá-lo observando quedas regulares na luz da sua estrela enquanto o planeta passa na frente da estrela. O planeta tem o tamanho aproximado de Júpiter, mas é quase que duas vezes mais massivo. O planeta está tão próximo de sua estrela mãe, uma anã laranja que completa uma órbita em apenas 19 horas.

O planeta é também gravitacionalmente preso com a estrela, de modo que ele sempre mantém um mesmo hemisfério voltado para a estrela, do mesmo modo que a Lua mantém sempre o mesmo lado voltado para a Terra. Os cientistas combinaram dois métodos prévios de análise de exoplanetas e os integraram pela primeira vez para estudar a atmosfera do WASP-43b. A espectroscopia permite que os cientistas possam determinar a abundância de água e a estrutura de temperatura da atmosfera. Observando a rotação do planeta, os astrônomos foram também capazes de medir a abundância de água e de temperatura em diferentes longitudes.

Pelo fato de não existir um planeta com essas condições no nosso Sistema Solar, a caracterização da atmosfera de um mundo bizarro como esse fornece um laboratório único para melhor entender a formação e a física planetária. “O planeta é tão quente que toda a água na sua atmosfera é vaporizada, ao invés de ser condensada nas nuvens congeladas como em Júpiter”, disse Laura Kreidberg membro da equipe da Universidade de Chicago. “Acredita-se que a água tenha um papel importante na formação de planetas gigantes, já que corpos como cometas bombardeiam os planetas jovens, entregando a maior parte da água e de outras moléculas que nós podemos observar”, disse Jonathan Fortney, um membro da equipe da Universidade da Califórnia em Santa Cruz.

Contudo, a abundância de água nos planetas gigantes do nosso Sistema Solar é mal conhecida, pois a água está presa distante como gelo que tem se precipitado fora de suas atmosferas superiores. Mas em exoplanetas, conhecidos como Júpiteres Quentes – ou seja, em planetas como Júpiter que tem uma temperatura superficial alta devido a sua órbita próxima da sua estrela mãe – a água em vapor que pode ser prontamente traçada. Kreidberg também enfatizou que a equipe não simplesmente detectou a água na atmosfera do WASP-43b, mas também mediu com precisão quanto e como dessa água está distribuída ao longo da longitude do planeta.

Para entender como os planetas gigantes se formam, os astrônomos querem saber como eles são enriquecidos em diferentes elementos. A equipe descobriu que o WASP-43b tem aproximadamente a mesma quantidade de água que nós esperaríamos encontrar para um objeto com a mesma composição química como o Sol. Kreidberg disse que isso nos diz algo fundamental sobre como o planeta se formou. Pela primeira vez, os astrônomos foram capazes de observar três rotações completas do planeta, que ocorreram durante um período de quatro dias. Isso foi essencial para fazer essas medidas precisas de acordo como Jean-Michel Désert, da Universidade do Colorado em Boulder.

O próximo objetivo da equipe é fazer medidas da abundância de água para diferentes planetas para explorar suas abundâncias químicas. O sucessor planejado do Hubble, o Telescópio Espacial James Webb, será capaz de não somente medir a abundância de água, mas também a abundância de monóxido de carbono, dióxido de carbono, amônia e metano dependendo da temperatura do planeta.
Os resultados estão apresentados em dois novos artigos publicados na Science Express de 9 de Outubro de 2014 e outro publicado no The Astrophysical Journal Letters de 12 de Setembro de 2012.

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