24 de out de 2016

Noites nubladas e dias ensolarados nos distante júpiteres quentes

Esta ilustração representa como os Júpiteres quentes de temperaturas diferentes e composições de nuvens diferentes podem aparecer a quem voa por cima do lado diurno destes planetas numa nave espacial, com base em modelos de computador.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/Universidade do Arizona/V. Parmentier

A previsão meteorológica para planetas distantes e quentes denominados "Júpiteres quentes" pode ser algo como isto: noites nubladas e dias ensolarados, com uma temperatura máxima de 1300 graus Celsius. Estes mundos misteriosos estão demasiado longe para podermos observar nuvens nas suas atmosferas. Mas um estudo recente usando o Telescópio Espacial Kepler da NASA e técnicas de modelagem por computador encontou pistas de onde essas nuvens se podem reunir e da sua provável composição. O estudo foi publicado na revista The Astrophysical Journal e está disponível online. Os Júpiteres quentes, entre os primeiros dos milhares de exoplanetas (planetas para lá do nosso Sistema Solar) descobertos na nossa Galáxia até agora, orbitam as suas estrelas tão intimamente que estão perpetuamente "torriscados". E enquanto isso pode desencorajar os turistas galácticos, o estudo representa um avanço importante na compreensão da estrutura das atmosferas alienígenas.

Dias intermináveis, noites intermináveis
Os Júpiteres quentes têm bloqueio de marés, o que significa que um lado do planeta está sempre voltado para a estrela e o outro está sempre em escuridão. Na maioria dos casos, o "lado diurno" está largamente livre de nuvens e o "lado noturno" é fortemente nublado, deixando céus parcialmente nublados na zona intermédia. A formação de nuvens é muito diferente da que conhecemos no Sistema Solar," afirma Vivien Parmentier, investigador da Universidade do Arizona, em Tucson, EUA, autor principal do estudo. Um "ano" neste género de planetas pode equivaler a apenas alguns dias terrestres. Num Júpiter quente mais "frio" poderão existir temperaturas de 1300º C. Mas as condições extremas dos Júpiteres quentes trabalham a favor dos cientistas. O contraste da radiação noite-dia é, de facto, fácil de modelar," afirma Parmentier. "[Os Júpiteres quentes] são muito mais fáceis de modelar do que o próprio Júpiter."

Um eclipse, depois "blips"
Os cientistas criaram pela primeira vez uma variedade de Júpiteres quentes e idealizados usando modelos de circulação global - versões mais simples do tipo de modelos computacionais usados para simular o clima da Terra. Em seguida, compararam os modelos com a luz detetada pelo Kepler a partir de Júpiteres quentes reais. O Kepler, que opera agora na sua missão K2, foi construído para registar o extremamente pequeno mergulho na luz estelar quando um planeta passa em frente da sua estrela, evento a que chamamos "trânsito". Mas, neste caso, os cientistas focaram-se nas "curvas de fase" dos planetas, ou mudanças na luz à medida que o planeta passa por fases, como a Lua da Terra.

A combinação dos Júpiteres quentes modelados com as curvas de fase de Júpiteres quentes reais revelou quais as curvas provocadas pelo aquecimento do planeta e quais as curvas provocadas por luz refletida pelas nuvens na atmosfera. Combinando os dados do Kepler com modelos de computador, os cientistas foram capazes de, pela primeira vez, inferir padrões globais de nuvens nestes mundos distantes.

Isto permitiu com que a equipa tirasse conclusões sobre as diferenças do vento e da temperatura nos Júpiteres quentes que estudaram. Pouco antes dos planetas mais quentes passarem por trás das suas estrelas - uma espécie de eclipse - um pequeno "blip" na curva de luz visível do planeta revelou um "ponto quente" no lado oriental do planeta. E em planetas eclipsados mais frios, foi observado um "blip" logo após o planeta surgir novamente do outro lado da estrela, desta vez no lado ocidental do planeta. O "blip" inicial nos mundos mais quentes revela que fortes ventos estavam a empurrar as zonas mais quentes e sem nuvens da atmosfera, normalmente encontradas diretamente sob a sua estrela, para este.

Enquanto isso, em mundos frios, as nuvens agrupam-se e refletem mais luz no lado mais "frio" e ocidental do planeta, dando origem ao "blip" pós-eclipse. Nós estamos a afirmar que o oeste do lado diurno do planeta é mais nublado que o este," explica Parmentier. Embora este padrão intrigante já tenha sido visto antes, esta investigação foi a primeira a estudar todos os Júpiteres quentes que exibem este comportamento. Isto levou a outro marco importante. Ao descobrirem como é que as nuvens estão distribuídas, o que está intimamente ligado com a temperatura global do planeta, os cientistas foram capazes de determinar a provável composição das nuvens.

Basta adicionar manganês, e mexer
Os Júpiteres quentes têm uma temperatura demasiado alta para a existência de nuvens de vapor de água como cá na Terra. Em vez disso, as nuvens desses planetas são provavelmente formadas à medida que os vapores exóticos se condensam para formar minerais, compostos químicos como o óxido de alumínio, ou até metais como ferro. A equipa científica descobriu que as nuvens de sulfeto de manganês provável ente dominam os Júpiteres quentes mais "frios", enquanto as nuvens de silicatos prevalecem a temperaturas mais elevadas. Nesses planetas, os silicatos provavelmente "chovem" para o interior do planeta, desaparecendo da atmosfera observável.

Por outras palavras, a temperatura média de um planeta, que depende da distância à estrela, governa os tipos de nuvens que aí se podem formar. Isto leva a que diferentes planetas formem tipos diferentes de nuvens. A composição das nuvens muda com a temperatura do planeta," comenta Parmentier. "As curvas de luz contam a história da composição das nuvens. É superinteressante, porque a composição das nuvens é, de outra forma, muito difícil de obter."

Os novos resultados também mostram que as nuvens não são distribuídas uniformemente nos Júpiteres quentes, ecoando os resultados anteriores do Telescópio Espacial Spitzer da NASA que sugerem que partes diferentes dos Júpiteres quentes têm temperaturas muito diferentes.

As novas descobertas surgem perto do 21.º aniversário do início da caça aos exoplanetas. No dia 6 de outubro de 1995, uma equipa suíça anunciou a descoberta de 51 Pegasi b, um Júpiter quente que foi o primeiro planeta confirmado em órbita de uma estrela parecida com o Sol. Parmentier e a sua equipa esperam que as suas informações sobre as nuvens nos Júpiteres quentes possam trazer uma compreensão mais detalhada sobre as atmosferas e química dos Júpiteres quentes, um dos principais objetivos dos estudos atmosféricos dos exoplanetas.


Inclinação curiosa do sol atribuida ao planeta nove

Esta impressão de artista mostra o distante Planeta Nove. Pensa-se que o planeta seja gasoso, parecido com Úrano e Neptuno. Relâmpagos hipotéticos iluminam o lado noturno. Crédito: Caltech/R. Hurt (IPAC)

De acordo com um novo estudo, o Planeta Nove - o planeta ainda não descoberto na orla do Sistema Solar que foi previsto pelo trabalho de Konstantin Batygin e Mike Brown em janeiro de 2016 - parece ser responsável pela invulgar inclinação do Sol. O planeta grande e distante pode estar a adicionar uma oscilação ao Sistema Solar, dando a aparência de que o Sol está ligeiramente inclinado. Dado que o Planeta Nove é tão grande e tem uma órbita inclinada em comparação com a dos outros planetas, o Sistema Solar não tem escolha a não ser torcer-se lentamente para fora do alinhamento," comenta Elizabeth Bailey, estudante do Caltech e autora principal de um estudo que anuncia a descoberta.

Todos os planetas orbitam num plano achatado em relação ao Sol (eclíptica), no máximo com cerca de 2º uns dos outros. Esse plano, no entanto, gira a uma inclinação de seis graus em relação ao Sol - dando a aparência de que o próprio Sol está inclinado. Até agora, ninguém tinha encontrado uma explicação convincente para este efeito. "É um mistério tão profundamente enraizado e tão difícil de explicar que as pessoas simplesmente não falam sobre ele," comenta Brown, professor de Astronomia Planetária.

A descoberta de Brown e Batygin, de evidências de que o Sol é orbitado por um planeta ainda não descoberto - com cerca de 10 vezes a massa da Terra e com uma órbita que o leva cerca de 20 vezes mais longe do Sol, em média, que Neptuno - muda a física. O Planeta Nove, com base nos seus cálculos, parece orbitar a 30º do plano orbital dos outros planetas - no processo, influenciando a órbita de uma grande população de objetos na Cintura de Kuiper, que foi como Brown e Batygin vieram a suspeitar da existência de tal planeta em primeiro lugar.

"Continua a surpreender-nos; de cada vez que olhamos com cuidado, continuamos a descobrir que o Planeta Nove explica algo sobre o Sistema Solar que há muito que era um mistério," realça Batygin, professor assistente de ciência planetária. As suas conclusões foram aceites para publicação numa edição futura da revista The Astrophysical Journal e foram apresentadas dia 18 de outubro na reunião anual da Divisão de Ciências Planetárias da Sociedade Astronómica Americana, realizada em Pasadena, no estado norte-americano da Califórnia. A inclinação do plano orbital do Sistema Solar há muito que confunde os astrónomos devido à forma como os planetas se formaram: uma nuvem giratória lentamente colapsou num disco para formar objetos em órbita de uma estrela central.

Com base na sua localização e tamanho, o momento angular do Planeta Nove está a ter um impacto desproporcional no Sistema Solar. O momento angular de um planeta é igual à massa do objeto multiplicada pela sua distância ao Sol, e corresponde à força que o planeta exerce sobre a rotação do sistema global. Dado que os outros planetas do Sistema Solar estão todos praticamente ao longo de um único plano achatado, os seus momentos angulares trabalham em conjunto para manter sem problemas a rotação de toda a eclíptica. A órbita invulgar do Planeta Nove, no entanto, acrescenta uma oscilação de milhares de milhões de anos a esse sistema. Matematicamente, dado o hipotético tamanho e a hipotética distância do Planeta Nove, uma inclinação de seis graus encaixa perfeitamente, comenta Brown.

A próxima questão é, então, como é que o Planeta Nove alcançou a sua órbita invulgar? Isso continua ainda por determinar, mas Batygin sugere que o planeta poderá ter sido expulso da vizinhança dos gigantes gasosos por Júpiter, ou talvez sido influenciado pela atração gravitacional de outros corpos estelares no passado extremo do Sistema Solar. Por agora, Brown e Batygin continuam a trabalhar, com colegas em todo o mundo, à procura de sinais do Planeta Nove ao longo do percurso que previram em janeiro. Essa pesquisa, afirma Brown, poderá levar três anos ou mais.
Fonte: Astronomia Online



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