Por que dois exoplanetas com características idênticas são tão diferentes?

Seria um exemplo de ‘natureza versus criação’ (nature versus nurture) quando comparamos dois exoplanetas ‘primos entre si’?

Este diagrama compara observações realizadas pelo Telescópio Espacial Hubble de dois “Júpiteres quentes” em órbita de curto período em volta de duas estrelas similares ao Sol. Os astrônomos mediram o modo como a luz de cada estrela hospedeira era filtrada pela atmosfera de cada exoplaneta. HAT-P-38b tem uma assinatura espectral da água indicada pelo pico da característica de absorção no espectro, ou seja, a sua atmosfera superior está livre de nuvens ou neblinas. Em contrapartida, WASP-67b tem um espectro sem qualquer característica da absorção da água, sugerindo que a maior parte da atmosfera do planeta está mascarada por nuvens de alta altitude. Créditos: arte – NASA, ESA e Z. Levy (STScI); ciência – NASA, ESA e G. Bruno (STScI)

Com o auxílio do Telescópio Espacial Hubble da NASA, cientistas compararam dois “Júpiteres quentes” em uma experiência única. Considerando-se que estes exoplanetas têm virtualmente o mesmo tamanho e a mesma temperatura e orbitam duas estrelas praticamente idênticas, na mesma distância, a equipe supôs que as suas atmosferas deveriam ser análogas. Eles erraram: o que os cientistas encontraram deixou-os surpresos.

O pesquisador líder, Giovanni Bruno, membro do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, Maryland, EUA, explicou:

O que estamos vendo, quando estudamos estas duas atmosferas, é que definitivamente não são iguais. O exoplaneta WASP-67b é mais nublado do que o outro, HAT-P-38b. Não estamos observando o que estávamos à espera de encontrar e precisamos de entender as razões dessas diferenças.

O time de astrônomos usou a câmera WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble para observar as assinaturas espectrais dos exoplanetas, que medem a composição química.

Giovanni Bruno declarou:

O efeito que as nuvens têm na ‘impressão digital’ da água nos permite medir a quantidade de nuvens na atmosfera. Uma maior quantidade de nuvens significa uma maior redução na assinatura espectral da água.

As equipes descobriram que em WASP-67b existem mais nuvens nas altitudes estudadas nestas medições.

Giovanni Bruno disse:

Isto nos conta que algo no seu passado alterou o aspeto dos exoplanetas.

Atualmente, os exoplanetas completam uma órbita em torno das suas respetivas estrelas anãs amareladas a cada 4,5 dias terrestres, a uma distância inferior a de Mercúrio em relação ao Sol. Mas, no passado, os exoplanetas provavelmente migraram para o interior oriundos do local mais afastado onde foram formados.

Este diagrama compara observações fornecidas pelo Telescópio Espacial Hubble de dois “Júpiteres quentes” em órbita de curto período em volva de duas estrelas parecidas com o Sol. Os astrônomos mediram o modo como a luz de cada estrela hospedeira era filtrada pela atmosfera de cada exoplaneta. HAT-P-38b tem uma assinatura espectral da água indicada pelo pico da característica de absorção no espectro. Ou seja, a atmosfera superior está livre de nuvens ou neblinas. WASP-67b tem um espectro sem qualquer característica da absorção da água, sugerindo que a maior parte da atmosfera do planeta está mascarada por nuvens de alta altitude. Créditos: arte – NASA, ESA e Z. Levy (STScI); ciência – NASA, ESA e G. Bruno (STScI)

Talvez um exoplaneta tenha se formado de modo diferente do outro, sob um conjunto diferente de circunstâncias.

O coautor Kevin Stevenson explicou:

Podemos afirmar que este seria um caso de ‘natureza versus criação’ (nature versus nurture). Atualmente, ambos parecem ter as mesmas características físicas. Assim, se a sua composição medida é definida pelo seu estado atual, então deveria ser a mesma para ambos os exoplanetas. Mas não é esse o caso. Ao invés, parece que as suas histórias de formação podem ter desempenhado um papel importante.

As nuvens nestes gigantes gasosos aquecidos similares a Júpiter não são nada idênticas às da Terra. São provavelmente nuvens alcalinas, compostas por moléculas como sulfureto de sódio e cloreto de potássio. A temperatura média em cada exoplaneta é superior a 700º Celsius.

Ambos os exoplanetas sofrem o efeito de acoplamento de maré, isto é, um dos lados está sempre virado para a estrela e o outro em ‘noite eterna’. Isto significa que têm um lado diurno muito quente e um lado noturno mais frio. Em vez de ostentarem múltiplas bandas horizontais como Júpiter, cada um tem provavelmente apenas uma larga banda equatorial que move o calor lentamente do lado diurno para o lado noturno.

O time está apenas começando a aprender quais são os fatores mais importantes no que toca a produzir exoplanetas “nublados” e “limpos”. Para melhor compreender o possível passado dos exoplanetas, os cientistas necessitarão de mais observações com o Hubble e depois com o futuro JWST (Telescópio Espacial James Webb), cujo lançamento está previsto para 2018.

Os resultados do time foram apresentados dia 5 de junho de 2017 na 230ª reunião da SAA (Sociedade Astronômica Americana), em Austin, Texas, EUA.

Fontes

Hubblesite: Hubble’s Tale of Two Exoplanets: Nature vs. Nurture

NASA: Hubble’s Tale of Two Exoplanets: Nature vs. Nurture

._._.