Pôr-do-sol em Titã revelado pela Cassini é um vislumbre da complexidade dos exoplanetas nublados

Usando dados coletados pelo dispositivo VIMS da Cassini os cientistas estudaram o espectro de Titã como se fosse um trânsito de um corpo em frente a uma estrela distante. Esta pesquisa fornece aos cientistas um melhor entendimento das observações de exoplanetas com atmosferas nubladas. Créditos: NASA/JPL-Caltech

Cientistas trabalharam com dados da missão Cassini para desenvolver um novo método para compreender as atmosferas dos planeta extrasolares. Para tal usaram a lua de Saturno eternamente envolta em neblina (Titã) como dublê de exoplaneta. A nova técnica mostra a grande influência que os céus nublados podem ter na nossa capacidade de aprender mais sobre mundos alienígenas em órbita de estrelas distantes.

A luz do pôr-do-Sol, das estrelas e dos planetas pode ser separada nas suas cores componentes para criar um espectro, tal como os prismas fazem com a luz solar, para assim obter informações escondidas do objeto analisado. Apesar das incríveis distâncias até outros sistemas planetários, nos últimos anos os astrônomos começaram a desenvolver técnicas para recolher espectros de exoplanetas. Quando um destes mundos transita (passa em frente da sua estrela a partir da perspectiva da Terra), parte da luz da estrela atravessa a atmosfera do planeta, onde se altera de modos sutis mas mensuráveis. Este processo fornece informações sobre o exoplaneta que podem ser coletadas pelos telescópios. O espectro resultante é uma assinatura das propriedades do exoplaneta.

A diferentes camadas da atmosfera de Titã, desde as nuves espessas até as neblinas de grande altitude. Crédito: NASA/JPL/Cassini

Robinson disse:

De fato, há muita coisa que podemos aprender olhando para um pôr-do-Sol.

O espectro da radiação permite aos cientistas entender as propriedades intrínsecas dos exoplanetas, tais como as características de temperatura, composição química e estrutura das suas atmosferas.

Robinson e colegas exploraram as semelhanças entre os trânsitos exoplanetários e o pôr-do-Sol testemunhado pela espaçonave robótica Cassini em Titã. Estas observações, chamadas de ocultações solares, efetivamente permitiram aos cientistas observar Titã como se se fosse um dublê de um exoplaneta em trânsito, sem sair do Sistema Solar. No processo, o pôr-do-Sol de Titã revelou o quanto são dramáticos os efeitos das neblinas.

Múltiplos mundos do nosso próprio Sistema Solar, incluindo Titã, estão encobertos por nuvens e neblinas de alta altitude. Os cientistas esperam, obviamente, que muitos exoplanetas estejam, pela mesma razão, obscurecidos. As nuvens e neblinas criam uma variedade de efeitos complexos que os cientistas têm que trabalhar para expurgar da assinatura destas atmosferas alienígenas. Tais efeitos constituem um grande obstáculo para a compreensão das observações de trânsito. Devido à complexidade e ao poder de computação necessários para processar dados de atmosferas nubladas, os modelos usados para compreender os espectros exoplanetários em geral simplificam os seus efeitos.

Robinson afirmou:

Anteriormente, não se sabia exatamente como é que a neblina afetava as observações de exoplanetas em trânsito. Por isso voltamos nosso foco para Titã, um mundo nublado no nosso próprio Sistema Solar que tem sido estudado extensivamente pela Cassini.

A equipe usou dados de quatro observações de Titã, capturadas entre 2006 e 2011, pelo instrumento VIMS (Visual and Infrared Mapping Spectrometer) da Cassini. A análise forneceu resultados que incluem os efeitos complexos causados pelas neblinas, os quais agora podem ser comparados com os modelos e observações de exoplanetas.

Imagem capturada pela Cassini mostra Titã (ao fundo) ocultando o Sol com Enceladus abaixo, à direita. No plano frontal os anéis de Saturno. Créditos: NASA/JPL/Cassini (10 de junho de 2006)

Tomando Titã como exemplo, Robinson e colegas descobriram que as neblinas altas em alguns exoplanetas em trânsito podem estritamente limitar o que os seus espectros revelam aos observadores do trânsito exoplanetário. As observações podem ser capazes de recolher informações somente da atmosfera superior do planeta. Em Titã, isto equivale a uma altura entre 150 a 300 km acima da superfície da lua, bem acima da maior parte da sua atmosfera densa e complexa.

Observações contestam regras preconcebidas anteriores

Uma constatação adicional do estudo é que as neblinas de Titã afetam mais fortemente comprimentos de onda mais curtos, ou seja, as cores mais azuladas. Os estudos dos espectros exoplanetários têm em geral assumido que as neblinas afetam todas as cores da luz de forma semelhante. Os estudos do pôr-do-Sol através da neblina de Titã revelaram que isto é uma hipótese errônea.

Mark Marley, coautor do estudo, também de Ames, comentou:

Astrônomos têm sonhado com algumas regras para o comportamento dos planetas durante um trânsito, mas Titã não foi avisado sobre elas! O que vimos não se parece em nada com sugestões anteriores. Isto ocorre por causa da neblina.

A técnica da equipe aplica-se igualmente bem para observações semelhantes obtidas em órbita de qualquer mundo, não apenas Titã. Isto significa que os investigadores podem também estudar as atmosferas de planetas como Marte e Saturno no contexto de atmosferas exoplanetárias.

Curt Niebur, cientista do programa Cassini na sede da NASA em Washington, destacou:

É um prêmio saber que o estudo do Sistema Solar pela Cassini está também nos ajudando a entender melhor também outros sistemas solares.

O trabalho foi realizado por uma equipe de pesquisadores liderados por Tyler Robinson no Centro de Pesquisa Ames de NASA em Moffett Field, Califórnia, EUA. Os resultados foram publicados na edição de 26 de Maio da revista PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

Fontes

Centauri Dreams: Sunset at Titan: The Problem of Haze

NASA: Sunsets on Titan Reveal the Complexity of Hazy Exoplanets

Artigo Científico

PNAS: Titan solar occultation observations reveal transit spectra of a hazy world

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