Tecnologia Científica

Novo estudo detalha a atmosfera no 'quente Netuno' a 260 anos-luz de distância que 'não deveria existir'
As descobertas relativas ao planeta LTT 9779b recentemente encontrado foram publicadas hoje no Astrophysical Journal Letters .
Por Universidade do Kansas - 24/10/2020


A impressão deste artista mostra o sistema LTT9779 aproximadamente em escala, com o planeta quente do tamanho de Netuno à esquerda e sua estrela brilhante próxima à direita. A trilha de material fluindo para fora do planeta é hipotética, mas provável, com base na intensa irradiação deste planeta. Crédito: Ethen Schmidt | Universidade do Kansas

Uma equipe liderada por um astrônomo da Universidade do Kansas analisou dados dos telescópios espaciais TESS e Spitzer da NASA para retratar pela primeira vez a atmosfera de um tipo altamente incomum de exoplaneta apelidado de "Netuno quente".

As descobertas relativas ao planeta LTT 9779b recentemente encontrado foram publicadas hoje no Astrophysical Journal Letters . O artigo detalha a primeira caracterização espectral atmosférica de qualquer planeta descoberto pelo TESS, o primeiro mapa de temperatura global de qualquer planeta TESS com uma atmosfera e um Netuno quente cujo espectro de emissão é fundamentalmente diferente dos muitos maiores "Júpiteres quentes" previamente estudados.

"Pela primeira vez, medimos a luz proveniente deste planeta que não deveria existir", disse Ian Crossfield, professor assistente de física e astronomia na KU e principal autor do artigo. "Este planeta é tão intensamente irradiado por sua estrela que sua temperatura é superior a 3.000 graus Fahrenheit e sua atmosfera poderia ter evaporado completamente. No entanto, nossas observações do Spitzer nos mostram sua atmosfera através da luz infravermelha que o planeta emite."

Embora o LTT 9779b seja extraordinário, uma coisa é certa: as pessoas provavelmente não gostariam muito dele.

"Este planeta não tem uma superfície sólida e é muito mais quente do que Mercúrio em nosso sistema solar - não apenas o chumbo derreteria na atmosfera deste planeta, mas também a platina, o cromo e o aço inoxidável", disse Crossfield. "Um ano neste planeta dura menos de 24 horas - essa é a rapidez com que ele gira em torno de sua estrela. É um sistema bastante extremo."

Hot Neptune LTT 9779b foi descoberto no ano passado, tornando-se um dos primeiros planetas do tamanho de Netuno descobertos pela missão de caça de planetas TESS da NASA. Crossfield e seus co-autores usaram uma técnica chamada análise de "curva de fase" para analisar a composição atmosférica do exoplaneta.

"Medimos a quantidade de luz infravermelha emitida pelo planeta enquanto ele gira 360 graus em seu eixo", disse ele. "A luz infravermelha informa a temperatura de alguma coisa e onde estão as partes mais quentes e frias deste planeta - na Terra, não é mais quente ao meio-dia; é mais quente algumas horas à tarde. Mas neste planeta, é realmente mais quente quase ao meio-dia. Vemos a maior parte da luz infravermelha vindo de uma parte do planeta quando sua estrela está bem acima e muito menos de outras partes do planeta. "
As leituras da temperatura do planeta são vistas como uma forma de caracterizar sua atmosfera.
 
"O planeta está muito mais frio do que esperávamos, o que sugere que está refletindo muito da luz estelar incidente que o atinge, provavelmente devido às nuvens diurnas", disse o co-autor Nicolas Cowan do Instituto de Pesquisa de Exoplanetas (iREx) e McGill University em Montreal, que ajudou na análise e interpretação das medições da curva de fase térmica. "O planeta também não transporta muito calor para o lado noturno, mas achamos que entendemos que: a luz das estrelas que é absorvida é provavelmente absorvida no alto da atmosfera, de onde a energia é rapidamente irradiada de volta ao espaço."

De acordo com Crossfield, os resultados são apenas um primeiro passo para uma nova fase de exploração exoplanetária, à medida que o estudo das atmosferas de exoplanetas se move continuamente em direção a planetas cada vez menores.

"Detectamos monóxido de carbono em sua atmosfera e que o lado diurno permanente é muito quente, enquanto muito pouco calor é transportado para o lado noturno", disse Björn Benneke do iREx e da Université de Montréal. "Ambas as descobertas fazem o LTT 9779b dizer que há um sinal muito forte a ser observado, tornando o planeta um alvo muito intrigante para futura caracterização detalhada com o JWST. Agora também estamos planejando observações da curva de fase muito mais detalhadas com o NIRISS no JWST."


"Eu não diria que entendemos tudo sobre este planeta agora, mas medimos o suficiente para saber que este será um objeto realmente frutífero para estudos futuros", disse ele. "Já está sendo alvo de observações com o Telescópio Espacial James Webb, que é o próximo grande telescópio espacial multibilionário da NASA que vai subir em alguns anos. O que nossas medições até agora nos mostram são o que chamamos de recursos de absorção espectral - e seu espectro indica monóxido de carbono e / ou dióxido de carbono na atmosfera. Estamos começando a entender quais moléculas compõem sua atmosfera. Como vemos isso, e por causa da aparência deste mapa de temperatura global, ele também nos diz algo sobre como os ventos estão circulando energia e material pela atmosfera deste miniplano gasoso.

Crossfield explicou a extrema raridade de mundos semelhantes a Netuno encontrados perto de suas estrelas hospedeiras, uma região tipicamente tão desprovida de planetas que os astrônomos chamam de "deserto quente de Netuno".

"Achamos que isso ocorre porque Neptunes quentes não são massivos o suficiente para evitar evaporação atmosférica substancial e perda de massa", disse ele. "Então, a maioria dos exoplanetas quentes próximos são os maciços Júpiteres quentes ou planetas rochosos que há muito perderam a maior parte de suas atmosferas."

Um artigo complementar a esta pesquisa liderada por Diana Dragomir, professora assistente de física e astronomia da Universidade do Novo México, investiga a composição atmosférica do expoplaneta por meio de observações de eclipse secundário com a Spitzer Infrared Array Camera (IRAC) do quente Netuno.

A impressão deste artista mostra LTT9779b perto da estrela que orbita,
e destaca o lado diurno ultraquente (2000 Kelvin) e o lado noturno bastante
tostado (cerca de 1000 K). Crédito: Ethen Schmidt |
Universidade do Kansas

Embora LTT 9779b não seja adequado para colonização por seres humanos ou qualquer outra forma de vida conhecida , Crossfield disse que avaliar sua atmosfera aprimoraria técnicas que um dia poderiam ser usadas para encontrar planetas mais acolhedores para a vida.

"Se alguém vai acreditar no que os astrônomos dizem sobre encontrar sinais de vida ou oxigênio em outros mundos, teremos que mostrar que podemos fazer direito nas coisas fáceis primeiro", disse ele. "Nesse sentido, esses planetas maiores e mais quentes como o LTT 9779b agem como rodinhas de apoio e mostram que realmente sabemos o que estamos fazendo e podemos fazer tudo certo."

Crossfield disse que sua espiada na atmosfera de um planeta tão estranho e distante também foi valiosa por seus próprios méritos.

"Como alguém que estuda isso, há muita ciência planetária interessante que podemos fazer ao medir as propriedades desses planetas - assim como as pessoas estudam as atmosferas de Júpiter, Saturno e Vênus - embora não pensemos que eles vão hospedar vida ," ele disse. "Eles ainda são interessantes e podemos aprender sobre como esses planetas se formaram e o contexto mais amplo dos sistemas planetários."

Crossfield disse que ainda há muito trabalho a ser feito para entender melhor o LTT 9779b e Neptunes quentes semelhantes ainda não descobertos. (Um artigo complementar sobre a composição atmosférica do LTT 9779b por meio da análise de seu "espectro" de eclipse secundário está sendo publicado simultaneamente, que Crossfield coescreveu.)

"Queremos continuar a observá-lo com outros telescópios para que possamos responder a mais perguntas", disse ele. "Como este planeta é capaz de reter sua atmosfera? Como ele se formou em primeiro lugar? Ele era inicialmente maior, mas perdeu parte de sua atmosfera original? Se sim, então por que sua atmosfera não é apenas uma versão reduzida do atmosferas de exoplanetas maiores e superaquecidos? E o que mais pode estar escondido em sua atmosfera? "

Alguns dos coautores do pesquisador KU no papel também planejam continuar o estudo do exoplaneta improvável.

"Detectamos monóxido de carbono em sua atmosfera e que o lado diurno permanente é muito quente, enquanto muito pouco calor é transportado para o lado noturno", disse Björn Benneke do iREx e da Université de Montréal. "Ambas as descobertas fazem o LTT 9779b dizer que há um sinal muito forte a ser observado, tornando o planeta um alvo muito intrigante para futura caracterização detalhada com o JWST. Agora também estamos planejando observações da curva de fase muito mais detalhadas com o NIRISS no JWST."

 

.
.

Leia mais a seguir