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O levantamento mais extenso das composições químicas atmosféricas dos exoplanetas até o momento revelou tendências que desafiam as teorias atuais da formação de planetas e têm implicações para a busca de água no Sistema Solar e além.
Uma equipe de pesquisadores, liderada pela Universidade de Cambridge, usou dados atmosféricos de 19 exoplanetas para obter medições detalhadas de suas propriedades químicas e térmicas. Os exoplanetas do estudo abrangem uma grande variedade de tamanhos - de 'mini-Netuno' de quase 10 massas terrestres a 'super-Júpiteres' de mais de 600 massas terrestres - e temperatura, de quase 20 ° C a mais de 2000 ° C. Como os planetas gigantes em nosso sistema solar, suas atmosferas são ricas em hidrogênio, mas elas orbitam diferentes tipos de estrelas.
Os pesquisadores descobriram que, embora o vapor de água seja comum na atmosfera de muitos exoplanetas, as quantidades eram surpreendentemente menores que o esperado, enquanto as quantidades de outros elementos encontrados em alguns planetas eram consistentes com as expectativas. Os resultados , que fazem parte de um programa de pesquisa de cinco anos sobre as composições químicas das atmosferas planetárias fora do sistema solar, são relatados no The Astrophysical Journal Letters .
"Estamos vendo os primeiros sinais de padrões químicos em mundos extraterrestres e o quão diversos eles podem ser em termos de composição química", disse o líder do projeto, Dr. Nikku Madhusudhan, do Instituto de Astronomia de Cambridge, que mediu pela primeira vez a abundância de vapor de água em exoplanetas gigantes há cinco anos.
Em nosso sistema solar, a quantidade de carbono em relação ao hidrogênio na atmosfera de planetas gigantes é significativamente maior que a do sol. Pensa-se que essa abundância 'super-solar' tenha se originado quando os planetas estavam sendo formados, e grandes quantidades de gelo, rochas e outras partículas foram trazidas para o planeta em um processo chamado de acréscimo.
Prevê-se que a abundância de outros elementos seja igualmente alta nas atmosferas de exoplanetas gigantes - especialmente o oxigênio, que é o elemento mais abundante no universo depois do hidrogênio e do hélio. Isso significa que também se espera que a água, um portador dominante de oxigênio, seja superabundante em tais atmosferas.
Os pesquisadores usaram extensos dados espectroscópicos de telescópios espaciais e terrestres, incluindo o Telescópio Espacial Hubble, o Telescópio Espacial Spitzer, o Telescópio Muito Grande no Chile e o Gran Telescopio Canarias na Espanha. A gama de observações disponíveis, juntamente com modelos computacionais detalhados, métodos estatísticos e propriedades atômicas de sódio e potássio, permitiram aos pesquisadores obter estimativas das abundâncias químicas nas atmosferas de exoplanetas em toda a amostra.
A equipe relatou a abundância de vapor de água em 14 dos 19 planetas e a abundância de sódio e potássio em seis planetas cada. Seus resultados sugerem uma depleção de oxigênio em relação a outros elementos e fornecem pistas químicas sobre como esses exoplanetas podem ter se formado sem a acumulação substancial de gelo.
"É incrível ver essas abundâncias de água baixa nas atmosferas de uma ampla gama de planetas orbitando uma variedade de estrelas", disse Madhusudhan.
"Medir a abundância desses produtos químicos em atmosferas exoplanetárias é algo extraordinário, considerando que ainda não conseguimos fazer o mesmo com planetas gigantes em nosso sistema solar, incluindo Júpiter, nosso vizinho gigante mais próximo", disse Luis Welbanks, autor principal do estudo e aluno de doutorado do Instituto de Astronomia.
Vários esforços para medir a água na atmosfera de Júpiter, incluindo a atual missão Juno da NASA, se mostraram desafiadores. "Como Júpiter é tão frio, qualquer vapor de água em sua atmosfera seria condensado, dificultando a medição", disse Welbanks. "Se a abundância de água em Júpiter for considerada abundante, como previsto, isso implicaria que se formasse de maneira diferente dos exoplanetas que examinamos no presente estudo."
"Estamos ansiosos para aumentar o tamanho da amostra do nosso planeta em estudos futuros", disse Madhusudhan. "Inevitavelmente, esperamos encontrar discrepâncias às tendências atuais, bem como medições de outros produtos químicos".
Esses resultados mostram que diferentes elementos químicos não podem mais ser considerados igualmente abundantes em atmosferas planetárias, desafiando suposições em vários modelos teóricos.
"Dado que a água é um ingrediente essencial para nossa noção de habitabilidade na Terra, é importante saber quanta água pode ser encontrada em sistemas planetários além do nosso", disse Madhusudhan.
Referência:L. Welbanks, N. Madhusudhan, N. Allard, et al. ' Massa-metalicidades Trends in transitam Exoplanets de Abundâncias atmosféricas de H 2 O, Na e K .' The Astrophysical Journal Letters (2019). DOI: 10.3847 / 2041-8213 / ab5a89
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Fonte: University of Cambridge / 11-12-2019
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HélioR.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.
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