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Representação artística da superfície de LHS 3844b, um planeta que não tem atmosfera. Crédito: NASA / JPL-Caltech / R. Ferido (IPAC)
Astrônomos do MIT, da Universidade de Harvard e de outros lugares procuraram em um exoplaneta rochoso do tamanho da Terra sinais de atmosfera - e não encontraram nenhum.
Atmosferas já foram detectadas em planetas muito maiores que os nossos, incluindo vários Júpiteres quentes e sub-Neptunes, todos feitos principalmente de gelo e gás. Mas esta é a primeira vez que os cientistas foram capazes de descobrir se um planeta terrestre do tamanho do planeta fora do nosso sistema solar tem uma atmosfera .
O planeta em questão, LHS 3844b, foi descoberto em 2018 pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite, da NASA, e foi medido como sendo cerca de 1,3 vezes maior que a Terra. O planeta gira em torno de sua estrela em apenas 11 horas, tornando-se um dos exoplanetas orbitantes mais rápidos conhecidos. A estrela em si é uma anã M pequena e fresca que reside a apenas 49 anos-luz da Terra.
Em um artigo publicado hoje na Nature , a equipe relata que o LHS 3844b provavelmente não tem nem uma atmosfera espessa, semelhante a Vênus, nem uma atmosfera fina semelhante à da Terra. Em vez disso, o planeta é provavelmente mais parecido com Mercúrio - uma rocha nua e empolada. Se uma atmosfera já existiu, os pesquisadores dizem que a radiação da estrela provavelmente explodiu no início da formação do planeta.
"Basicamente encontramos um planeta quente sem gases ao redor", diz o co-autor Daniel Koll, pós-doutorado no Departamento de Terra, Atmosfera e Ciências Planetárias do MIT. "Esta é a primeira vez que conhecemos alguma coisa em detalhes sobre a atmosfera de um planeta em torno desses M-anões, que são o tipo mais comum de estrela, tornando o LHS 3844b o tipo mais comum de planeta rochoso na galáxia."
Poderia qualquer forma de vida conseguir se apossar de um deserto tão estéril? Koll e seus colegas dizem que é extremamente improvável, já que a falta de uma atmosfera instantaneamente evapora quaisquer organismos na superfície do planeta. Mas isso não significa que outros exoplanetas terrestres sejam similarmente sem cobertura.
"Nunca pensamos que este planeta em particular seria hospitaleiro para a vida", diz a principal autora, Laura Kreidberg, pesquisadora do Harvard Center for Astrophysics. "É mais uma questão de saber se toda esta categoria de planetas em torno de estrelas menores tem atmosferas ou não. E nossa técnica é uma maneira robusta de avaliar se uma atmosfera está presente ou não."
Vídeo: https://youtu.be/vE0Tfqwm70w
Crédito: Instituto de Tecnologia de Massachusetts
Em 2018, o LHS 3844b estava entre as primeiras colheitas de mundos extrasolares confirmados pelo TESS, um satélite desenvolvido pelo MIT que monitora milhares das estrelas mais próximas e mais brilhantes para trânsitos - quedas periódicas na luz das estrelas que poderiam sinalizar um planeta orbitando em frente à estrela. , momentaneamente bloqueando sua luz.
Kreidberg e sua equipe sinalizaram a LHS 3844b como um laboratório ideal, já que sua estrela é brilhante e próxima e, portanto, uma fonte contra a qual os cientistas poderiam estudar o planeta em detalhes. Como o LHS 3844b é extremamente próximo de sua estrela e, portanto, incrivelmente quente, Kreidberg e Koll argumentaram que ele deveria emitir calor suficiente para revelar pistas sobre se ele hospeda uma atmosfera.
O LHS 3844b é um planeta bloqueado por timbre, significando que ele tem um lado permanente do dia e lado noturno da sua estrela, assim como a lua sempre mostra a mesma face da Terra. Se existir uma atmosfera, circularia calor em todo o planeta e o calor emitido pelos lados diurno e noturno seria aproximadamente o mesmo. Na ausência de uma atmosfera, o lado do dia seria consideravelmente mais quente que o da noite.
Enquanto o planeta orbita sua estrela, um observador pode ver várias faces desse planeta. Quando sai de trás de sua estrela, o lado do dia do planeta é exposto. Então, enquanto ele circula na frente da estrela, o planeta gira para mostrar seu lado noturno, antes de voltar para expor seu lado diurno antes de cruzar atrás da estrela novamente.
Os pesquisadores imaginaram que, se pudessem medir o calor emitido pelas várias faces do planeta durante sua órbita, poderiam determinar a diferença de temperatura entre o lado diurno e o lado noturno e, em última análise, se o planeta tem uma atmosfera.
Para testar essa ideia, a equipe usou o Telescópio Espacial Spitzer da NASA, um instrumento que mede a radiação infravermelha, ou calor, e apontou o telescópio em LHS 3844b por 100 horas, capturando cerca de 10 órbitas do planeta no total. Eles mediram o calor emitido pelas várias faces do planeta ao longo de cada órbita.
"Isso foi feito muito para planetas mais próximos em tamanho a Júpiter, mas esta é a primeira vez que essa medida já foi feita para um planeta terrestre em torno de uma estrela anã M", diz Koll.
Desenhos animados que ilustram o brilho medido ao longo do tempo (linha branca), correspondendo a um planeta bloqueado ao redor de sua estrela-mãe. O brilho aumenta à medida que o dia quente do planeta gira à vista. Crédito: Laura Kreidberg
"Algum lugar por ai"
A partir de suas medições, os pesquisadores calcularam que o lado diurno é um quentinho de 1.000 kelvins, ou cerca de 1.340 graus Fahrenheit, enquanto o lado noturno desce até 0 K, ou -460 F. A diferença drástica de temperatura indica que o planeta não tem um espessa atmosfera semelhante a Vênus que distribuiria o calor uniformemente pelo planeta inteiro.
A equipe simulou vários cenários envolvendo atmosferas mais finas de diferentes composições, mas eles descobriram que nenhum produziu uma distribuição de calor que correspondesse às suas observações, indicando que o planeta também não abriga uma atmosfera fina semelhante à da Terra.
Houve um cenário em que uma atmosfera extremamente fina, semelhante à de Marte, poderia produzir a diferença drástica de calor do planeta. No entanto, a equipe descobriu que era improvável que uma atmosfera tão fina permanecesse estável, já que a radiação da estrela rapidamente expeliria quaisquer gases-traço ao redor do planeta.
Os pesquisadores concluíram que o LHS 3844b é essencialmente uma rocha nua e super quente. Mas que tipo de rocha poderia ser? Em uma última etapa, a equipe procurou identificar sua composição medindo a refletividade da superfície do planeta. Como sabemos na Terra, diferentes minerais refletem a luz em vários graus - o basalto, que é negro, lava solidificada, reflete muito pouca luz, enquanto rochas de cor mais clara como o granito, contendo minerais como o quartzo, têm uma maior refletividade. A equipe mediu a razão entre o brilho da estrela e o do planeta para calcular a refletividade do planeta.
"Podemos ver que uma superfície granítica é descartada por nossos dados, enquanto um material escuro como um campo de lava no Havaí, ou a égua lunar, ou como a superfície de Mercúrio, é consistente com nossas observações", diz Kreidberg.
Embora o grupo tenha concluído que há ausência de qualquer atmosfera - e, portanto, vida - em LHS 3844b, eles dizem que isso pode não ser o caso de exoplanetas terrestres semelhantes que orbitam anãs M frias. Eles esperam aplicar sua técnica a outros exoplanetas rochosos, incluindo aqueles que estão mais longe de suas estrelas e têm uma melhor chance de reter uma atmosfera.
"As atmosferas ajudam a proteger a vida e protegem-na da radiação ultravioleta", diz Kreidberg. "Eu ficaria feliz em detectar uma atmosfera em um planeta, mesmo que seja um pouco quente demais ou muito frio, porque isso nos diria, sim, alguns exoplanetas terrestres podem ter atmosferas e, provavelmente, em algum lugar lá fora, haverá um essa é a temperatura certa, que conseguiu manter a água líquida ".
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Hélio R.M. Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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