Hubble analisa meteorologia extrema em Júpiteres ultraquentes

 Impressão de artista do planeta KELT-20b que orbita uma estrela azul-branca. O planeta gigante está tão perto da sua estrela (8 milhões de quilómetros) que a torrente de radiação ultravioleta da estrela aquece a atmosfera do planeta a mais de 1600º C. Isto cria uma camada térmica onde a atmosfera aumenta de temperatura com a altitude. Esta é a melhor evidência até à data - obtida pelo Telescópio Espacial Hubble - para uma estrela hospedeira que afeta diretamente a atmosfera de um planeta. O planeta escaldante está a 456 anos-luz de distância. Crédito: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)

Astrónomos do Telescópio Espacial Hubble da NASA estudaram uma classe única de exoplanetas ultraquentes. Estes mundos inchados, do tamanho de Júpiter, estão tão precariamente perto da sua estrela-mãe que estão a ser "assados" a temperaturas acima dos 1600º C. Isto é suficientemente quente para derreter a maioria dos metais, incluindo o titânio. Têm as atmosferas planetárias mais quentes alguma vez vistas. 

Em dois novos artigos científicos, equipas de astrónomos do Hubble estão a relatar condições meteorológicas bizarras nestes mundos abrasadores. Está a chover rocha derretida num planeta e no outro a sua atmosfera superior está a ficar mais quente em vez de fria porque está a ser "queimada" pela radiação ultravioleta (UV) da sua estrela. 

Esta investigação vai além de simplesmente encontrar atmosferas planetárias estranhas. O estudo do clima extremo dá aos astrónomos uma melhor compreensão da diversidade, complexidade e química exótica que se verifica em mundos longínquos por toda a nossa Galáxia. 

"Ainda não temos uma boa compreensão da meteorologia em diferentes ambientes planetários," disse David Sing da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland, coautor de um dos estudos relatados. "Quando olhamos para a Terra, todas as nossas previsões meteorológicas estão ainda muito bem ajustadas ao que podemos medir. Mas quando olhamos para um exoplaneta distante, temos poderes de previsão limitados porque não construímos uma teoria geral sobre como tudo acontece numa atmosfera e como responde a condições extremas. Mesmo conhecendo a química e a física básicas, não se sabe como se vai manifestar de formas complexas." 

Num artigo publicado na edição de 7 de abril da revista Nature, os astrónomos descrevem observações de WASP-178b pelo Hubble, localizado a cerca de 1300 anos-luz de distância. No lado diurno a atmosfera não tem nuvens e é enriquecida com gás monóxido de silício. Dado que um lado do planeta está permanentemente virado para a sua estrela, a tórrida atmosfera é "chicoteada" para o lado noturno a velocidades semelhantes às dos superfuracões, velocidades estas que excedem 3200 km/h. No lado noturno, o monóxido de silício pode arrefecer o suficiente para se condensar em rocha que "chove" a partir de nuvens, mas mesmo ao amanhecer e ao anoitecer, o planeta é suficientemente quente para vaporizar rocha. "Sabíamos que tínhamos visto algo realmente interessante com esta característica do monóxido de silício," disse Josh Lothringer da Universidade de Utah Valley em Orem.

 Num artigo publicado na edição de 24 de janeiro da revista The Astrophysical Journal Letters, Guangwei Fu da Universidade de Maryland, College Park, descreveu um Júpiter superquente, KELT-20b, localizado a aproximadamente 400 anos-luz de distância. Neste planeta, uma explosão de luz ultravioleta da sua estrela-mãe está a criar uma camada térmica na atmosfera, muito semelhante à estratosfera terrestre. "Até agora, nunca sabíamos como a estrela hospedeira afetava diretamente a atmosfera de um planeta. Tem havido muitas teorias, mas agora temos os primeiros dados de observação," disse Fu. 

Em comparação, na Terra, o ozono na atmosfera absorve a luz UV e aumenta as temperaturas numa camada entre cerca de 11 e 50 quilómetros acima da superfície da Terra. Em KELT-20b, a radiação UV da estrela está a aquecer metais na atmosfera, o que faz com que a camada de inversão térmica seja muito forte. 

As evidências vieram da deteção de água pelo Hubble em observações no infravermelho próximo, e da deteção de monóxido de carbono pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA. Estes elementos são irradiados através da atmosfera superior, quente e transparente, que é produzida pela camada de inversão. Esta assinatura é única do que os astrónomos veem nas atmosferas de Júpiteres quentes em órbita de estrelas menos quentes, como o nosso Sol. "O espectro de emissão de KELT-20b é bastante diferente do de outros Júpiteres quentes." disse Fu. "Isto é uma evidência convincente de que os planetas não vivem isolados, mas são afetados pela sua estrela hospedeira." 

Embora os Júpiteres superquentes sejam inabitáveis, este tipo de investigação ajuda a preparar o caminho para uma melhor compreensão das atmosferas dos planetas terrestres potencialmente habitáveis. "Se não conseguirmos descobrir o que está a acontecer nos Júpiteres superquentes onde temos dados observacionais sólidos, não vamos ter capacidade de descobrir o que está a acontecer em espectros mais fracos a partir da observação de exoplanetas terrestres," disse Lothringer. "Este é um teste às nossas técnicas, que nos permite construir uma compreensão geral das propriedades físicas tais como a formação de nuvens e a estrutura atmosférica."

Fonte: Astronomia OnLine