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Investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço descobrem bário nas atmosferas de exoplanetas

Créditos: ESO/DR

É mais um avanço na pesquisa das composições químicas de planetas fora do sistema solar. Após uma análise espectral de atmosferas, realizada pela equipa liderada por investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, os cientistas envolvidos neste processo descobriram a existência do elemento químico Bário nos exoplanetas gigantes gasosos ultra-quentes WASP-76 b e WASP-121 b.

Tomás Azevedo Silva, investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e o primeiro autor do artigo publicado esta quinta-feira na revista Astronomy & Astrophysics, refere que “a parte confusa e contraintuitiva desta descoberta passa pela pergunta: porque é que estes elementos pesados existem na alta atmosfera destes planetas?”.

A resposta não é imediata. Isto porque os exoplanetas WASP-76 b e WASP-121 b não são “normais”. Ambos estão classificados como júpiteres ultra-quentes. Ou seja, planetas gigantes gasosos semelhantes ao planeta Júpiter, mas que orbitam tão próximos das suas estrelas-mães que têm temperaturas a rondar os 2000 °C. Isto confere aos dois planetas características bastante exóticas – no WASP-76 b, por exemplo, os investigadores desconfiam de que chova Ferro.
“Isto foi uma descoberta acidental”, revela Azevedo Silva, aluno de doutoramento no Departamento de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (DFA-FCUP). “Não estávamos à procura, nem sequer à espera de encontrar bário. E tivemos que confirmar que esta deteção vinha efetivamente do planeta, uma vez que nunca tinha sido observado antes em nenhum exoplaneta”.
O mapa SDSS representado na figura é revelado como um arco-íris, localizado dentro do Universo observável (a esfera externa, mostrando flutuações no Fundo de Microondas Cósmica). Neste diagrama, a Terra é representada no centro.
A inserção para cada seção codificada por cores do mapa inclui uma imagem de uma galáxia ou quasar típico daquela seção. E também o sinal do padrão que a equipa do eBOSS mede lá. Quando olhamos para longe, olhamos para trás no tempo.
Assim, a localização desses sinais revela a taxa de expansão do Universo em diferentes momentos da história cósmica.
Bário, elemento químico mais pesado do que o ferro presente na atmosfera

A equipa, composta por nove elementos, ficou surpreendida por descobrir este elemento químico, que é 2,5 vezes mais pesado do que o ferro, na alta atmosfera destes exoplanetas. “Dada a elevada gravidade dos planetas, esperaríamos que elementos pesados como o bário caíssem rapidamente nas camadas mais inferiores da atmosfera”, explica Olivier Demangeon (IA & DFA-FCUP), coautor do artigo.

Esta deteção de bário nos dois júpiteres ultra-quentes sugere que esta categoria de exoplanetas pode ser ainda mais estranha do que se pensava.
Nos nossos céus vemos bário ocasionalmente, na forma de fogo de artifício verde (auroras). A questão a que a equipa irá agora tentar responder é qual o processo natural que faz com que um elemento tão pesado possa existir nas altas altitudes destas atmosferas. “De momento, não temos a certeza que mecanismos são esses”, acrescenta Demangeon.

A análise da composição da atmosfera destes dois exoplanetas só foi possível graças à extrema precisão do espectrógrafo ESPRESSO, um equipamento de alta resolução instalado no telescópio VLT do Observatório Europeu do Sul (ESO), no Cerro Paranal (Chile).

A participação do IA no ESPRESSO faz parte de uma estratégia mais abrangente para promover a investigação em exoplanetas em Portugal, através da construção, desenvolvimento e definição científica de vários instrumentos e missões espaciais, como a missão Cheops (ESA), já em órbita. Esta estratégia irá continuar durante os próximos anos, com o lançamento do telescópio espacial PLATO (ESA), a missão Ariel (ESA) e a instalação do espectrógrafo ANDES5, no maior telescópio da próxima geração, o ELT (ESO).

RTP