Hubble encontra três exoplanetas surpreendentemente secos

2014-07-25

Concepção artística do planeta gigante gasoso HD 209458b, na constelação de Pegasus, que tem menos vapor de água na sua atmosfera do que o esperado. Crédito: Crédito: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI).
Usando o Telescópio Espacial Hubble
Hubble Space Telescope (HST)
O Telescópio Espacial Hubble é um telescópio espacial que foi colocado em órbita da Terra em 1990 pela NASA, em colaboração com a ESA. A sua posição acima da atmosfera terrestre permite-lhe observar os objectos astronómicos com uma qualidade ímpar.
, os astrónomos foram à procura de vapor de água na atmosfera
atmosfera
1- Camada gasosa que envolva um planeta ou uma estrela. No caso das estrelas, entende-se por atmosfera as suas camadas mais exteriores. 2- A atmosfera (atm) é uma unidade de pressão equivalente a 101 325 Pa.
de três planetas
planeta
Um planeta é um objecto que se forma no disco que circunda uma estrela em formação e cuja massa é superior à de Plutão (1/500 da massa da Terra) e inferior a 10 vezes a massa de Júpiter. Ao contrário das estrelas, os planetas não produzem luz, apenas reflectem a luz da estrela que orbitam.
que orbitam estrelas
estrela
Uma estrela é um objecto celeste gasoso que gera energia no seu núcleo através de reacções de fusão nuclear. Para que tal possa suceder, é necessário que o objecto possua uma massa superior a 8% da massa do Sol. Existem vários tipos de estrelas, de acordo com as suas temperaturas efectivas, cores, idades e composição química.
semelhantes ao Sol
Sol
O Sol é a estrela nossa vizinha, que se encontra no centro do Sistema Solar. Trata-se de uma estrela anã adulta (dita da sequência principal) de classe espectral G. A temperatura na sua superfície é aproximadamente 5800 graus centígrados e o seu raio atinge os 700 mil quilómetros.
e o resultado obtido foi, por assim dizer, bastante seco.

Os três planetas, HD 189733b, HD 209458b, e WASP-12b, estão a distâncias compreendidas entre os 60 e os 900 anos-luz
ano-luz (al)
O ano-luz (al) é uma unidade de distância igual a 9,467305 x 1012 km, que corresponde à distância percorrida pela luz, no vácuo, durante um ano.
e são mundos gasosos gigantes muito quentes, com temperaturas entre os 815 e os 2200 graus Celsius, razão pela qual eram candidatos ideais para a detecção de vapor de água nas suas atmosferas.

No entanto, para a surpresa dos investigadores, os planetas têm apenas de uma décima a uma milésima da quantidade de água prevista pelas teorias standard da formação planetária.

"A medição de água que fizemos num dos planetas, HD 209458b, é a mais precisa de todas as medidas de composição química realizadas num planeta fora do Sistema Solar
Sistema Solar
O Sistema Solar é constituído pelo Sol e por todos os objectos que lhe estão gravitacionalmente ligados: planetas e suas luas, asteróides, cometas, material interplanetário.
, e agora podemos dizer com mais certeza do que nunca que encontramos água num exoplaneta", disse Nikku Madhusudhan, do Instituto de Astronomia da Universidade de Cambridge, Reino Unido, que liderou a pesquisa. "No entanto, a pequena quantidade de água que descobrimos é surpreendente."

Madhusudhan disse que esta descoberta representa um grande desafio para a teoria de formação planetária. "Basicamente, reinventa todas as teorias de formação de planetas. Esperávamos que estes planetas tivessem muita água. Temos de rever a formação planetária e os modelos de migração dos planetas gigantes, especialmente dos de tipo Júpiter
Júpiter
Júpiter é o quinto planeta mais próximo do Sol. Com um diâmetro cerca de 11 vezes maior do que a Terra e uma massa mais de 300 vezes superior, é o maior planeta do Sistema Solar e o primeiro dos planetas gigantes gasosos.
quente
, e investigar como se formaram."

O investigador enfatiza que estes resultados, embora encontrados nestes grandes planetas quentes próximos às suas estrelas-mãe, podem ter grandes implicações na busca de água em exoplanetas
planeta extra-solar
Um planeta extra-solar é um planeta que não orbita o nosso Sol.
do tamanho da Terra, potencialmente habitáveis. Poderá ter de ser preciso projectar os instrumentos dos futuros telescópios espaciais com uma sensibilidade muito elevada para o caso dos planetas alvo serem mais secos do que o previsto. "Devemos estar preparados para abundâncias de água muito inferiores às previstas quando observamos super-Terras (planetas rochosos com várias vezes a massa
massa
A massa é uma medida da quantidade de matéria de um dado corpo.
da Terra)", disse Madhusudhan.

Madhusudhan e os seus colaboradores, do Space Telescope Science Institute, em Baltimore, da Universidade de Maryland, College Park, da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, e do Instituto Dunlap na Universidade de Toronto, analisaram o espectro no infravermelho próximo
infravermelho próximo
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 5 mícrones. Esta banda permite observar astros ou fenómenos com temperaturas entre 740 e 5200 graus Kelvin.
dos planetas observados com o Hubble e estimaram a quantidade de vapor de água nas atmosferas planetárias com base em modelos de computador sofisticados e técnicas estatísticas para explicar os dados.

Estes planetas foram seleccionados por orbitarem estrelas relativamente brilhantes que fornecem radiação
radiação electromagnética
A radiação electromagnética, ou luz, pode ser considerada como composta por partículas (os fotões) ou ondas. As suas propriedades dependem do comprimento de onda: ondas ou fotões com comprimentos de onda mais longos traduzem radiação menos energética. A radiação electromagnética, ou luz, é usualmente descrita como um conjunto de bandas de radiação, como por exemplo o infravermelho, o rádio ou os raios-X.
suficiente para um espectro de infravermelhos
infravermelho
Região do espectro electromagnético compreendida entre os comprimentos de onda de 0,7 e 350 mícrones. Esta banda permite observar astros, fenómenos, ou processos físicos com temperaturas entre 10 e 5200 graus Kelvin.
ser obtido. Detectou-se a absorção
absorção de radiação
A absorção de radiação é um decréscimo da intensidade da radiação devido à energia dispendida na excitação ou ionização de átomos e moléculas do meio que atravessa.
do vapor de água na atmosfera do planeta, já que se sobrepõe à pequena quantidade de luz da estrela que brilha através da atmosfera do planeta.

Detectar água em planetas em trânsito
trânsito
Designa-se por trânsito a passagem de um objecto astronómico à frente do disco de um objecto maior e mais longínquo. Por exemplo, o trânsito de Vénus diante do Sol.
a partir da Terra é quase impossível, porque a atmosfera terrestre
atmosfera terrestre
A atmosfera terrestre é composta por um conjunto de camadas gasosas que envolvem a Terra. Estas camadas são designadas por Troposfera (da superfície da Terra até cerca de 10 km de altitude), Estratosfera (10 - 50 km), Mesosfera (50 - 100 km), Termosfera (100 - 400 km) e Exosfera (acima dos 400 km).
tem uma grande quantidade de água que dificulta a observação. "Precisámos realmente do Telescópio Espacial Hubble para fazer as observações", disse Nicolas Crouzet, do Instituto Dunlap da Universidade de Toronto, co-autor do estudo.

A teoria actualmente aceite sobre como se formaram os planetas gigantes do nosso Sistema Solar, conhecida como acreção
acreção
Designa-se por acreção a acumulação de matéria (gás e poeira) para um astro central, como por exemplo um buraco negro, uma estrela, uma galáxia, ou um planeta.
do núcleo, diz que um planeta se forma em torno da sua jovem estrela num disco protoplanetário, constituído principalmente por hidrogénio, hélio e partículas de poeira e gelo compostas por outros elementos químicos
elemento químico
Elemento composto por um único tipo de átomos. Os elementos químicos constituem a Tabela Periódica.
. As partículas de poeira ligam-se umas às outras formando eventualmente grãos cada vez maiores e com o tempo, devido à gravidade, acumulam-se em rochas, acabando por formar um núcleo sólido. Este núcleo vai acumulando por acreção sólidos e gás para mais tarde formar um planeta gigante.

Esta teoria prevê que as proporções dos diferentes elementos no planeta sejam enriquecidas em relação às da sua estrela, especialmente no que diz respeito ao oxigénio. Uma vez formado o planeta gigante o seu oxigénio atmosférico passa em grande parte a estar englobado nas moléculas
molécula
Uma molécula é a unidade mais pequena de um composto químico, sendo constituída por um ou mais átomos, ligados entre si pelas interacções dos seus electrões.
de água. Segundo os investigadores, os níveis muito baixos de vapor de água encontrados nesta pesquisa levantam uma série de questões sobre os ingredientes químicos que levam à formação dos planetas.

"Há tanta coisa que ainda não sabemos sobre exoplanetas, e isto abre um novo capítulo na compreensão de como se formam os planetas e sistemas solares", disse Drake Deming, da Universidade de Maryland, que liderou um dos estudos precursores. "O problema é estarmos a assumir que a água é tão abundante como no nosso Sistema Solar. O que o nosso estudo mostra é que a quantidade de água existente fora dele pode ser muito inferior às nossas expectativas."

Os resultados foram publicados a 24 de Julho no The Astrophysical Journal Letters.

Fonte da notícia: http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2014/36/full/