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jun 12

O Hubble nos conta que dias nublados em exoplanetas podem esconder vapor d’água em suas atmosferas

http://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia20687_main.jpg

Os ‘Júpiteres quentes’, os exoplanetas com tamanhos similares a Júpiter, mas que orbitam muito perto das suas estrelas, têm normalmente camadas de nuvens ou neblinas nas suas atmosferas. Isto eventualmente pode impedir com que os telescópios espaciais detectem a água atmosférica sob suas nuvens, conforme recente estudo publicado no The Astrophysical Journal. À direita, no diagrama, temos a água atmosférica (Atmospheric Water) observável (Observable), à esquerda a água possivelmente escondida pelas névoas e nuvens (Possibly Hidden) e no meio do desenho as nuvens opacas (Opaque Clouds). Créditos: NASA/JPL-Caltech

O estudo da presença de água é sempre um tema em destaque na pesquisa sobre exoplanetas. Tal inclui também os ‘Júpiteres quentes’, objetos cujas massas são semelhantes à de Júpiter, mas que estão muito mais perto da sua estrela hospedeira do que Júpiter está do nosso Sol. Esses gigantes gasosos podem alcançar temperaturas escorchantes da ordem de 1.100 graus Celsius, ou seja, qualquer água que esses mundos eventualmente possuam estaria na forma de vapor.

Os astrônomos têm encontrado muitos ‘Júpiteres quentes’ que abrigam vapor d’água em suas atmosferas, mas há outros exoplanetas dessa classe que parecem não ter nenhuma água. Os cientistas do JPL (Jet Propulsion Laboratory) da NASA em Pasadena, Califórnia, EUA, quiseram descobrir o que as atmosferas destes mundos gigantes gasosos têm em comum.

Os pesquisadores focaram em uma coleção de ‘Júpiteres quentes’ estudados pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA. Eles descobriram que as atmosferas de aproximadamente metade desses exoplanetas eram bloqueadas por nuvens ou neblina.

Aishwarya Iyer, líder do estudo, estagiária do JPL, candidata ao título de mestre na Universidade Estatal da Califórnia em Northridge, que liderou o estudo, explicou:

A motivação do nosso estudo era ver como seriam estes exoplanetas se fossem comparados e assim observar se partilhariam quaisquer propriedades atmosféricas.

O novo estudo, publicado no The Astrophysical Journal, sugere que as nuvens ou camadas de neblina podem estar impedindo a detecção de uma quantidade substancial de água atmosférica. As nuvens, propriamente ditas, não são provavelmente compostas de água, pois os exoplanetas na amostra são demasiado quentes para abrigar nuvens à base de água.

Aishwarya Iyer destacou:

As nuvens ou neblinas parecem estar em quase todos os exoplanetas que estudamos. Precisamos de ter cuidado e considerar as nuvens ou neblina, caso contrário podemos subestimar a quantidade de água na atmosfera de um exoplaneta por um fator de dois.

No estudo, os cientistas analisaram um conjunto de 19 ‘Júpiteres quentes’ anteriormente observados pelo Hubble. O instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do telescópio espacial Hubble já tinha detectado vapor d’água nas atmosferas de 10 destes exoplanetas e nenhuma água em outros nove. No entanto, essa informação estava espalhada por mais de uma dúzia de estudos. Os métodos de análise e interpretação variavam entre si porque os estudos foram conduzidos separadamente. Não havia uma análise abrangente que reunisse todos estes exoplanetas.

Para comparar os exoplanetas e procurar por padrões, o time do JPL teve que padronizar os dados: os investigadores combinaram os conjuntos de dados de todos os 19 ‘Júpiteres quentes’ para criar um espectro geral de luz para o grupo de exoplanetas. Eles então compararam estes dados com modelos de atmosferas limpas (sem nuvens) e com modelos de atmosferas com várias espessuras de nuvens ou neblinas.

Os cientistas determinaram que, para quase todos os exoplanetas estudados, a neblina ou as nuvens estavam, em média, bloqueando metade da atmosfera.

Aishwarya Iyer complementou:

Em alguns destes exoplanetas, podemos ver água presente acima das nuvens ou neblina, e ainda pode haver mais água embaixo.

Os cientistas ainda não sabem a natureza destas nuvens ou neblinas, bem como de que são compostas.

Robert Zellem, pós-doutorado no JPL e coautor do estudo, exclamou:

A existência de nuvens ou neblinas em quase todos estes exoplanetas é surpreendente!

As implicações deste resultado estão de acordo com as descobertas publicadas em 14 de dezembro de 2015 na Nature. O estudo da Nature usou dados do Hubble e do Spitzer para sugerir que as nuvens ou neblina podem estar a esconder água em ‘Júpiteres quentes’. Este novo estudo usa dados exoplanetários de um único instrumento no Hubble para caracterizar uniformemente um grupo maior de ‘Júpiteres quentes’ e é o primeiro a quantificar a percentagem de atmosfera que está protegida por nuvens ou neblinas.

A nova pesquisa pode ter implicações para estudos de acompanhamento com observatórios espaciais futuros, como o Telescópio Espacial James Webb da NASA. Os exoplanetas com camadas espessas de nuvens que bloqueiam a detecção de água e de outras substâncias podem ser alvos menos desejáveis para um estudos mais extensos.

Os cientistas julgam que estes resultados também são importantes para compreender como é que os exoplanetas se formam.

Robert Zellem adicionou:

Será que estes exoplanetas se formaram nas suas posições atuais ou efetivamente migraram de muito longe na direção das suas estrelas? A compreensão da abundância de moléculas como a água nos auxilia a responder estas questões.

Mark Swain, coautor do estudo e supervisor do grupo para a descoberta de exoplanetas e do grupo científico no JPL, concluiu:

Este artigo é um passo à frente no estudo de exoplanetas e na comparação das suas propriedades.

Fonte

NASA/Hubble: Cloudy Days on Exoplanets May Hide Atmospheric Water

._._.

1512.00151v2-A-Characteristic-Transmission-Spectrum-dominated-by-H2O-applies-to-the-majority-of-HST-WFC3-exoplanet-observations

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