Observações de arquivo de 25 Júpiteres quentes foram analisadas por uma equipe internacional de astrônomos, permitindo-lhes responder a cinco questões em aberto importantes para a nossa compreensão das atmosferas exoplanetárias.
© ESA/Hubble/N. Bartmann (atmosferas exoplanetárias)
Entre outros achados, foi descoberto que a presença de óxidos e hidretos metálicos nas atmosferas exoplanetárias mais quentes estava claramente correlacionada com o fato de as atmosferas estarem termicamente invertidas.
Até agora, a maior parte da pesquisa sobre a caracterização de exoplanetas tem sido direcionada para a modelagem. Este novo trabalho, liderado por pesquisadores da University College London (UCL), utilizou a maior quantidade de dados de arquivo alguma vez examinados num único levantamento de atmosferas exoplanetárias para analisar as atmosferas de 25 exoplanetas. A maioria dos dados provém de observações feitas com o Telescópio Espacial Hubble.
Os pesquisadores estudaram o que o H-, que é um íon negativo de hidrogênio que foi formado pela dissociação de uma molécula como o H2 (hidrogênio) ou H2O (água). Estas moléculas separam-se a temperaturas muito elevadas, a mais de 2.227º C. Além do H-, foram estudados certos metais que fornecem detalhes sobre a química e circulação das atmosferas exoplanetárias e sobre a formação planetária.
Foram analisados Júpiteres quentes, com a intenção de identificar tendências dentro da sua população de amostras que possam fornecer uma visão mais geral das atmosferas exoplanetárias. A pesquisa explorou uma enorme quantidade de dados de arquivo, consistindo em 600 horas de observações do telescópio espacial Hubble, que complementaram com mais de 400 horas de observações pelo telescópio espacial Spitzer.
Os dados continham eclipses para todos os 25 exoplanetas e trânsitos para 17 deles. Um eclipse ocorre quando um exoplaneta passa atrás da sua estrela do ponto de vista da Terra, e um trânsito ocorre quando um planeta passa em frente da sua estrela. Tanto os dados dos eclipses como os dados dos trânsitos podem fornecer informações cruciais sobre a atmosfera de um exoplaneta.
O levantamento em grande escala produziu resultados, possibilitando identificar algumas tendências e correlações claras entre as composições atmosféricas e o comportamento observado. Algumas das principais descobertas relacionavam-se com a presença ou ausência de inversões térmicas nas atmosferas da sua amostra de exoplanetas. Uma inversão térmica é um fenômeno natural onde a atmosfera de um planeta ou exoplaneta não arrefece de forma estável com o aumento da altitude, mas em vez disso inverte do arrefecimento para o aquecimento a uma altitude mais elevada. Pensa-se que as inversões térmicas ocorrem devido à presença de certas espécies metálicas na atmosfera. Por exemplo, a atmosfera da Terra tem uma inversão atmosférica que se deve à presença do ozônio (O3).
Foi constatado que quase todos os exoplanetas com atmosfera termicamente invertida eram extremamente quentes, com temperaturas superiores a 2.000 Kelvin. É importante notar que isto é suficientemente quente para que as espécies metálicas TiO (óxido de titânio), VO (óxido de vanádio) e FeH (hidreto de ferro) sejam estáveis numa atmosfera. Dos exoplanetas com inversões térmicas, verificou-se que quase todos tinham H-, TiO, VO ou FeH nas suas atmosferas. É sempre um desafio tirar inferências de tais resultados, porque a correlação não implica necessariamente causalidade. No entanto, a equipe foi capaz de propor um argumento convincente para que a presença de H-, TiO, VO ou FeH pudesse levar a uma inversão térmica, pois todas estas espécies metálicas absorvem muito eficazmente a luz estelar.
Pode ser que as atmosferas exoplanetárias suficientemente quentes para sustentar estes elementos tendam a ser termicamente invertidas, pois absorvem tanta luz estelar que as suas atmosferas superiores aquecem ainda mais. Por outro lado, a equipe também descobriu que os Júpiteres quentes mais frios (com temperaturas inferiores a 2.000 K e, portanto, sem H-, TiO, VO ou FeH nas suas atmosferas) quase nunca tiveram atmosferas termicamente invertidas.
Um aspeto significativo desta investigação foi que a equipe conseguiu utilizar uma grande amostra de exoplanetas e uma quantidade extremamente grande de dados para determinar tendências, que podem ser utilizadas para prever o comportamento em outros exoplanetas. Isto é extremamente útil, porque proporciona uma visão de como os planetas se podem formar e também porque permite que outros astrônomos planejem mais eficazmente observações futuras.
Uma melhor compreensão das populações de exoplanetas poderia também aproximar-nos da resolução de mistérios em aberto sobre o nosso próprio Sistema Solar. Muitas questões como as origens da água na Terra, a formação da Lua e as diferentes histórias evolutivas da Terra e de Marte, ainda estão por resolver apesar da nossa capacidade em obter medições localmente.
Um artigo foi publicado no periódico Astrophysical Journal Supplement Series.
Fonte: ESA
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