Primeira detecção da atmosfera de uma Super-Terra

Os astrônomos têm perscrutado as atmosferas dos exoplanetas tanto a partir de telescópios terrestres como através de observatórios espaciais.

  © ESA/M. Kornmesser (ilustração da Super-Terra 55 Cancri e em frente de sua estrela hospedeira)

A espectroscopia de transmissão nos permite observar o espectro da luz estelar em vários comprimentos de onda a medida que um exoplaneta em trânsito passa primeiramente à frente de sua estrela hospedeira e depois se move para trás da mesma. Agora nós temos notícias sobre uma inédita e bem-sucedida detecção de gases atmosféricos de uma Super-Terra por uma equipe de cientistas composto de pesquisadores da University College London (UCL) e da Catholic University of Leuven, na Bélgica, usando dados fornecidos pelo Hubble.

“Este é um resultado excitante porque é a primeira vez que fomos capazes de encontrar as assinaturas espectrais que mostram os gases presentes na atmosfera de uma Super-Terra. Nossa análise da atmosfera de 55 Cancri e sugere que o exoplaneta tem conseguido manter uma significante quantidade de hidrogênio e hélio fornecido pela nebulosa onde se formou,” disse Angelos Tsiaras, estudante de doutorado na UCL, que desenvolveu a análise e técnica juntamente com os colegas Dr. Ingo Waldmann e Marco Rocchetto da UCL Physics & Astronomy.

O sistema 55 Cancri dista 41 anos-luz do Sol. Trata-se de um sistema estelar binário que consiste de uma estrela anã amarela classe G (55 Cancri A) com massa 0,95 M_☉e uma estrela anã vermelha classe M (55 Cancri B) de massa 0,13 M_☉. São conhecidos cinco exoplanetas que orbitam 55 Cancri A, destes, o exoplaneta mais interno é a Super-Terra 55 Cancri e. Todos os cinco exoplanetas conhecidos orbitam a estrela maior 55 Cancri A, sendo que a estrela companheira menor 55 Cancri B fica distante cerca de 1.065 UA (unidades astronômicas).

Embora 55 Cancri e seja uma exoplaneta em trânsito, os cinco exoplanetas do sistema foram descobertos através da técnica da velocidade radial.

As temperaturas em 55 Cancri e atingem 2.000 graus Celsius em um mundo cujo ano leva somente 18 horas terrestres. Com a massa mínima estimada em 8,3 M⊕, o exoplaneta tem um diâmetro com cerca do dobro da Terra.

Tsiaras e sua equipe utilizaram o dispositivo Wide Field Camera 3 (WFC3) do Hubble, recuperando a assinatura espectral de 55 Cancri e através da captura de numerosas medições do espectro por rápidos escaneamentos do objeto em questão. O método especialmente permite a prevenção da saturação do detector. Os resultados foram então alimentados através de um software de empilhamento que removeu distorções sistemáticas causadas pelo método de escaneamento.

No caso de escaneamentos muito longos, devem ser consideradas as distorções geométricas (variações na dispersão ao longo da direção do escaneamento e inclinação do espectro) e os deslocamentos posicionais (horizontal e vertical), uma vez que produzem efeitos significativos no espectro espacialmente escaneado. Especialmente no caso dos escaneamentos rápidos, foi descoberto que os deslocamentos verticais são tão importantes quanto os horizontais, porque estão acoplados com o processo de leitura do detector, causando variações no tempo da exposição. As sistemáticas de longo termo que são dependentes do tempo parecem ter um comportamento diferente para cada canal de comprimento de onda.

Os dados resultantes mostram a abundância de hidrogênio e hélio na atmosfera de 55 Cancri e, mas, em contrapartida, a ausência de vapor d’água. Há evidências intrigantes que sugerem a presença de cianeto de hidrogênio (HCN) com a possível adição de outras moléculas tais como o monóxido de carbono (CO), o dióxido de carbono (CO₂) e o acetileno (C₂H₂). O gás HCN é considerado como um marcador de atmosferas ricas em carbono, o que é consistente com o que previamente era conhecido sobre esse exoplaneta. O 55 Cancri e algumas vezes foi chamado de ‘planeta diamante’ por causa da possibilidade de possuir um interior muito rico em carbono. O recente trabalho aponta na mesma direção, pois sugere que sua atmosfera tem uma alta proporção de carbono em relação ao oxigênio.

“Se a presença de cianeto de hidrogênio (HCN) e outras moléculas for confirmada pela nova geração de telescópios de infravermelho, tais evidências suportariam a teoria que este exoplaneta é de fato rico em carbono e um lugar bem exótico. Entretanto, o cianeto de hidrogênio ou ácido prússico é um composto extremamente venenoso, por isso não é um exoplaneta para se viver!” conclui o Professor Jonathan Tennyson da UCL.

O artigo assinado por Tsiaras et al., intitulado “Detection of an Atmosphere Around the Super-Earth 55 Cancri e”, foi aceito para publicação no periódico Astrophysical Journal.

Fonte: Centauri Dreams