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Com o auxílio do Very Large Telescope (VLT) do ESO, os astrônomos descobriram o elemento mais pesado já encontrado na atmosfera de um exoplaneta — bário. Os pesquisadores ficaram surpreendidos ao descobrir bário na atmosfera superior de dois exoplanetas, WASP-76b e WASP-121b, gigantes gasosos ultra quentes que orbitam estrelas fora do nosso Sistema Solar. Esta descoberta inesperada levanta questões sobre a composição destas atmosferas exóticas.
“A parte intrigante e contraintuitiva é: por que é que existe um elemento tão pesado nas camadas superiores da atmosfera destes planetas?”, diz Tomás Azevedo Silva, estudante de doutorado da Universidade do Porto e do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), que liderou este estudo publicado hoje na revista Astronomy & Astrophysics.
WASP-76b e WASP-121b não são exoplanetas comuns. Ambos são conhecidos como Júpiteres ultra quentes, pois são comparáveis em tamanho a Júpiter, embora tenham temperaturas de superfície extremamente altas, acima de 1000 °C. Este fato se deve à sua proximidade com as estrelas hospedeiras, o que significa também que completam uma órbita em torno das estrelas em apenas um ou dois dias. Consequentemente, estes planetas apresentam características exóticas: por exemplo, em WASP-76b os astrônomos suspeitam que chova ferro.
Ainda assim, os cientistas ficaram surpreendidos ao descobrir bário, que é duas vezes e meia mais pesado que o ferro, nas atmosferas superiores de ambos estes exoplanetas. “Dada a elevada gravidade dos planetas, esperaríamos que elementos pesados como o bário caíssem rapidamente nas camadas mais inferiores da atmosfera”, explica um dos co-autores deste trabalho, Olivier Demangeon, também pesquisador na Universidade do Porto e no IA.
“Esta foi, de certa forma, uma descoberta acidental”, disse Tomás Silva. “Não estávamos esperando ou procurando por bário em particular e tivemos que verificar se isso realmente vinha do planeta, pois nunca havia sido visto em nenhum exoplaneta antes”.
O fato do bário ter sido detectado nas atmosferas de ambos estes Júpiteres ultra quentes sugere que este tipo de planetas pode ser ainda mais estranho do que o que pensávamos anteriormente. Embora ocasionalmente vejamos bário em nossos próprios céus, como a cor verde brilhante dos fogos de artifício, a questão para os cientistas é qual processo natural poderia fazer com que esse elemento pesado estivesse em altitudes tão altas nesses exoplanetas. “No momento, não temos certeza de quais são os mecanismos”, explica Demangeon.
No estudo de atmosferas de exoplanetas, objetos ultra quentes do tipo de Júpiter são muitíssimo úteis. Como explica Demangeon: “Sendo gasosas e quentes, as suas atmosferas são muito extensas e por isso mais fáceis de observar e estudar do que as de exoplanetas mais pequenos e mais frios”.
Determinar a composição da atmosfera de um exoplaneta requer equipamento muito especializado. A equipe utilizou o instrumento ESPRESSO montado no Very Large Telescope (VLT) do ESO, no Chile, para analisar a luz das estrelas filtrada pela atmosfera de WASP-76b e de WASP-121b. Deste modo foi possível detectar claramente vários elementos, entre eles bário.
Esses novos resultados mostram que apenas arranhamos a superfície dos mistérios dos exoplanetas. Com futuros instrumentos, tais como o espectrógrafo ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph), que será montado no futuro Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, os astrônomos poderão estudar as atmosferas de exoplanetas, tanto grandes como pequenos, incluindo as de planetas rochosos semelhantes à Terra, com muito mais detalhe e juntar mais pistas sobre a natureza destes estranhos mundos.
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Esta pesquisa foi apresentada no artigo intitulado “Detection of Barium in the atmospheres of ultra-hot gas giants WASP-76b & WASP-121b” publicado na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics (doi: 10.1051/0004-6361/202244489).
A equipe é composta por T. Azevedo Silva (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugal [IA/UPorto, CAUP] e Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, Portugal [FCUP]), O. D. S. Demangeon (IA/UPorto, CAUP e FCUP), N. C. Santos (IA/UPorto, CAUP e FCUP), R. Allart (Department of Physics, and Institute for Research on Exoplanets, Université de Montréal, Canadá e Observatoire astronomique de l’Université de Genève, Suíça [UNIGE]), F. Borsa (INAF – Osservatorio Astronomico di Brera, Itália) , E. Cristo (IA/UPorto, CAUP e FCUP), E. Esparza-Borges (Instituto de Astrofísica de Canarias, Espanha [IAC] e Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Espanha [IAC-ULL]) , J. V. Seidel (Observatório Europeu do Sul, Chile [ESO Chile]) , E. Palle (IAC) , S. G. Sousa (IA/UPorto), H. M. Tabernero (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Espanha [CSIC-INTA]), M. R. Zapatero Osorio (CSIC-INTA), S. Cristiani (INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste, Itália [INAF Trieste]), F. Pepe (UNIGE) , R. Rebolo (IAC e IAC-ULL) , V. Adibekyan (IA/UPorto e FCUP), Y. Alibert (Physikalisches Institut, Universidade de Berna, Suíça, S. C. C. Barros (IA/UPorto e FCUP), V. Bourrier (UNIGE) , P. Di Marcantonio (INAF Trieste), V. D’Odorico (INAF Trieste, Scuola Normale Superiore, Itália e Instituto de Física Fundamental do Universo, Trieste, Itália [IFPU]), D. Ehrenreich (UNIGE e Centre Vie dans l’Univers, Faculté des sciences de l’Université de Genève, Suíça), P. Figueira (UNIGE e IA/UPorto), J. I. González Hernández (IAC e Universidad de La Laguna, Departamento de Astrofísica, Espanha), C. J. A. P. Martins (IA/UPorto e CAUP), A. Mehner (ESO Chile) , G. Micela (INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo, Itália), P. Molaro (INAF Trieste e IFPU), D. Mounzer (UNIGE), N. J. Nunes (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e Departamento de Física, Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Portugal), A. Sozzetti (INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino, Itália), A. Suárez Mascareño (IAC e IAC-ULL) e S. Udry (UNIGE).
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Fonte: Observatório Europeu do Sul (ESO, na sigla em inglês / Publicado 13-10-2022
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Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
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