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out 24

Previsão do tempo: “Noites nubladas e dias ensolarados nos longínquos Júpiteres quentes”

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Esta ilustração representa como os júpiteres quentes com sua gama de temperaturas e diversas composições de nuvens que poderiam aparecer para quem voa por cima do lado diurno destes exoplanetas em uma nave espacial, baseando-se em simulações computacionais. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Universidade do Arizona/V. Parmentier

A “previsão meteorológica local” para exoplanetas longínquos e quentes denominados ‘Júpiteres quentes’ poderia ser alguma coisa assim: “noites nubladas e dias ensolarados, com uma temperatura máxima de 1.300 graus Celsius.

Estes misteriosos mundos estão demasiadamente distantes de nós para podermos observar nuvens nas suas atmosferas. Contudo, um estudo recente usando o Telescópio Espacial Kepler da NASA (juntamente com simulações de modelos computacionais) encontrou pistas para onde essas nuvens podem se reunir e qual seria sua provável composição.

Os ‘júpiteres quentes’ estão entre os primeiros dos milhares de exoplanetas (planetas fora do nosso Sistema Solar) descobertos na nossa Galáxia até agora. Esses gigantes aquecidos orbitam as suas estrelas hospedeiras de forma tão íntima que permanecem perpetuamente “torrados”. Embora tal cenário possa desencorajar quaisquer turistas galácticos, o estudo representa um avanço importante na compreensão da estrutura de atmosferas alienígenas.

Dias intermináveis e noites eternas

Os ‘júpiteres quentes’ sofrem o ‘bloqueio de marés’, o que acarreta que um lado do exoplaneta está sempre voltado para sua estrela-mãe e o outro está sempre nas sombras. Na maioria dos casos, os cientistas estimam que “lado diurno” está largamente desprovido de nuvens e o “lado noturno” permanece fortemente nublado, deixando os céus parcialmente nublados na zona intermediária do exoplaneta.

Vivien Parmentier, membro da Universidade do Arizona, em Tucson, EUA, autor líder do artigo que descreve o estudo, declarou:

A formação de nuvens é muito diferente da que conhecemos no Sistema Solar.

Dada a proximidade de sua estrela, o “ano” neste gênero de exoplanetas em geral equivale a apenas alguns dias terrestres. Em um ‘Júpiter quente’ mais “frio” poderão existir temperaturas da ordem de 1.300º C.

No entanto, as condições extremas dos ‘Júpiteres quentes’ podem trabalhar a favor dos cientistas.

Vivien Parmentier explicou:

O contraste extremo da radiação noite versus dia é, de fato, fácil de simular. [Os ‘júpiteres quentes’] são muito mais fáceis de modelar do que o nosso próprio Júpiter.

Um eclipse e depois “blips”

Os cientistas criaram inicialmente uma variedade de ‘júpiteres quentes’ idealizados usando modelos de circulação global que são versões mais simples dos tipos de modelos computacionais usados para simular o clima aqui da Terra.

Em seguida, os cientistas compararam os modelos com a luz detectada pelo observatório espacial Kepler a partir de ‘Júpiteres quentes’ verdadeiros. O Kepler, que opera agora na sua missão K2, foi construído para registar o extremamente pequeno mergulho na luz estelar quando um exoplaneta passa em frente da sua estrela (como um eclipse), um evento denominado por “trânsito”. Mas, neste caso, os cientistas focaram nas “curvas de fase” dos exoplanetas, ou seja, as mudanças na luz à medida que o exoplaneta passa por fases, como a Lua da Terra.

A combinação dos ‘júpiteres quentes’ modelados com as curvas de fase de ‘júpiteres quentes’ verdadeiros revelou quais as curvas provocadas pelo aquecimento do exoplaneta e quais as curvas provocadas por luz refletida pelas nuvens na atmosfera. Combinando os dados do Kepler com modelos computacionais, os cientistas foram pela primeira vez capazes de inferir os padrões globais das nuvens nesses mundos distantes.

Tal visão permitiu com que o time tirasse conclusões sobre as diferenças do vento e da temperatura nos ‘júpiteres quentes’ que estudaram. Pouco antes dos exoplanetas mais quentes passarem por trás das suas estrelas, ocorreu uma espécie de eclipse, ou seja, um pequeno “blip” na curva de luz visível do exoplaneta que revelou um “ponto quente” no lado oriental do exoplaneta.

Em contrapartida, em exoplanetas eclipsados mais frios foi observado um “blip” logo após o exoplaneta surgir novamente do outro lado da estrela, desta vez no lado ocidental do exoplaneta.

O “blip” inicial nos mundos mais aquecidos revela que fortes ventos estavam empurrando as zonas mais quentes e sem nuvens da atmosfera, normalmente encontradas diretamente sob a sua estrela, para leste. Enquanto isso, em mundos menos aquecidos, as nuvens agrupam-se e refletem mais luz no lado mais “frio” e ocidental do exoplaneta, dando origem ao “blip” pós-eclipse.

Vivien Parmentier comentou:

Nós afirmamos o oeste do lado diurno do exoplaneta é mais nublado que o lado leste.

Embora este padrão intrigante já tenha sido notado antes, esta pesquisa foi a primeira a estudar todos os ‘júpiteres quentes’ que exibem este comportamento.

Isto levou a se atingir outro marco importante. Ao entenderem como é que as nuvens estão distribuídas, o que está intimamente associado à temperatura global do exoplaneta, os cientistas foram capazes de determinar sua provável composição das nuvens.

Basta adicionar manganês e então misturar

Os ‘júpiteres quentes’ têm uma temperatura demasiadamente alta para a existência de nuvens de vapor de água como as que temos aqui na Terra. Em vez disso, as nuvens desses exoplanetas são provavelmente formadas à medida que os vapores exóticos se condensam para formar minerais, compostos químicos como o óxido de alumínio ou até mesmo metais como o ferro.

O time científico descobriu que as nuvens de sulfeto de manganês provavelmente dominam os ‘júpiteres quentes’ mais “frios”, enquanto as nuvens de silicatos prevalecem nas temperaturas mais elevadas. Nesses exoplanetas, os silicatos provavelmente se precipitam para o interior do exoplaneta, desaparecendo da atmosfera observável.

Em outras palavras, a temperatura média de um exoplaneta, que depende da distância à sua estrela hospedeira, governa os tipos de nuvens que lá podem se formar. Isto leva a concluirmos que diferentes exoplanetas formam tipos diferentes de nuvens.

Vivien Parmentier concluiu:

A composição das nuvens muda com a temperatura do exoplaneta. As curvas de luz medidas contam a história da composição das nuvens. Isso é superinteressante, porque a composição das nuvens é muito difícil de se obter de outra forma.

Os novos achados também mostram que as nuvens não são distribuídas uniformemente nos ‘júpiteres quentes’, ecoando os achados anteriores do Telescópio Espacial Spitzer da NASA que sugerem que partes diferentes dos ‘júpiteres quentes’ têm temperaturas muito diferentes.

As novas descobertas surgem perto da celebração do 21.º aniversário do início da caça aos exoplanetas. No dia 6 de outubro de 1995, um time suíço anunciou a descoberta de 51 Pegasi b, um Júpiter quente que foi o primeiro exoplaneta confirmado em órbita de uma estrela parecida com o Sol. Parmentier e seu time esperam que as suas informações sobre as nuvens nos ‘júpiteres quentes’ possam trazer uma compreensão mais detalhada sobre as atmosferas e a química dos ‘júpiteres quentes’, um dos objetivos mais importantes dos estudos atmosféricos dos exoplanetas.

Esse novo estudo foi publicado na revista The Astrophysical Journal e está disponível online no ArXiv.org.

Fonte

NASA: Cloudy Nights, Sunny Days on Distant Hot Jupiters

Artigo Científico

Transitions in the cloud composition of hot Jupiters

._._.

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