950: “Hulk” dos exoplanetas é uma das maiores “super-Terras” descobertas até agora (e terá oceanos de magma)

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/EXOPLANETAS

O exoplaneta aparenta ser rochoso, mas muito mais denso e com um raio maior do que outros exoplanetas rochosos encontrados até agora.

NASA/JPL-Caltech
Impressão artística do exoplaneta TOI-1075b

Um novo exoplaneta chamado TOI-107b foi descoberto pelo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA e é uma das maiores super-Terras descobertas até agora.

As super-Terras são planetas com uma massa maior do que a da Terra mas substancialmente menor do que os gigantes gasosos de gelo Úrano e Neptuno. A descoberta foi relatada num estudo que já foi aprovado para publicação no The Astronomical Journal.

Este planeta está a apenas 200 anos-luz da Terra e tem um raio 1,8 vezes maior do que o do nosso planeta. A sua superfície é escaldante, com uma temperatura a rondar os 1050 graus. Isto deve-se à grande proximidade à sua estrela.

A descoberta é notável por vir preencher uma lacuna nesta categoria de exoplanetas. Já foram encontradas muitas pequenas super-Terras rochosas e muitos gigantes gasosos, conhecidos como super-Neptunos, mas continuamos por descobrir um número significativo de exoplanetas grandes e rochosos.

Desde 2017 que esta escassez de planetas com um raio entre 1,5 e 2 vezes o da Terra intriga os cientistas, relata o Science Alert.

É aqui que o TOI-1075b entra em cena, já que tem uma massa 9,95 vezes maior do que a da Terra, sendo um autêntico “Hulk” entre os exoplanetas. É também muito robusto e denso para ser um planeta gasoso, o que indica que é um planeta rochoso, como Mercúrio, Vénus, a Terra e Marte.

Há muitas explicações possíveis para esta lacuna, uma delas indica que parece que abaixo de um certo tamanho, um exoplaneta simplesmente não tem massa suficiente para reter uma atmosfera perante a radiação evaporadora emitida pela sua estrela. Segundo esta lógica, os exoplanetas nesta lacuna devem ter uma atmosfera composta maioritariamente por hidrogénio e hélio.

Os dados do TESS permitiram aos cientistas calcular a densidade do TOI-1075b, que é de 9,32 gramas por centímetro cúbico, quase o dobro da densidade de 5,51 da Terra. A sua atmosfera também é interessante, já que os sinais recolhidos contrariam a hipótese de ser dominada por hidrogénio e hélio.

Os cientistas especulam que o planeta ou nem sequer terá atmosfera ou então terá uma composta por vapores de metal e silicato. Dada a sua temperatura tão quente, é até possível que as rochas da sua superfície derretam e que o TOI-1075b seja um enorme oceano de magma com uma atmosfera de rochas vaporizadas.

As boas notícias é que temos agora o telescópio espacial James Webb, que tem sido muito eficaz no seu trabalho de detective e revelado informações muito importantes sobre a atmosfera de exoplanetas. Talvez o TOI-1075b seja o seu próximo alvo.

Adriana Peixoto, ZAP //
28 Novembro, 2022



 

896: Webb revela, como nunca antes, uma atmosfera exoplanetária

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista do exoplaneta WASP-39 b e da sua estrela. O planeta tem uma atmosfera difusa de cor laranja-azulada com traços de nuvens longitudinais por baixo. O quarto esquerdo do planeta (o lado virado para a estrela) está iluminado, enquanto que o resto está na sombra. A estrela é branca-amarelada, sem características nítidas.
Crédito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)

O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA acabou de “marcar outro golo”: um retrato molecular e químico dos céus de um mundo distante.

Ao passo que o Webb e outros telescópios espaciais, incluindo o Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA, revelaram anteriormente ingredientes isolados da atmosfera quente deste planeta, as novas leituras fornecem um menu completo de átomos, moléculas e até mesmo sinais de química activa e nuvens.

Os últimos dados também fornecem pistas de como estas nuvens podem parecer quando vistas de perto: isoladas em vez de como um cobertor único e uniforme sobre o planeta.

O conjunto de instrumentos altamente sensíveis do telescópio analisou a atmosfera de WASP-39 b, um “Saturno quente” (um planeta tão massivo quanto Saturno, mas numa órbita mais íntima que a de Mercúrio em torno do Sol) em órbita de uma estrela a cerca de 700 anos-luz de distância.

Este exoplaneta do tamanho de Saturno foi um dos primeiros examinados pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA quando iniciou operações científicas regulares. Os resultados entusiasmaram a comunidade científica exoplanetária.

Os instrumentos de sensibilidade requintada do Webb forneceram um perfil dos constituintes atmosféricos de WASP-39 b e identificaram uma pletora de conteúdos, incluindo água, dióxido de enxofre, monóxido de carbono, sódio e potássio.

As descobertas são um bom presságio da capacidade dos instrumentos do Webb em realizar a vasta gama de investigações exoplanetárias – investigações de planetas em torno de outras estrelas – esperada pela comunidade científica. Isto inclui a análise das atmosferas de planetas mais pequenos e rochosos, como os do sistema TRAPPIST-1.

“Observámos o exoplaneta com vários instrumentos que, em conjunto, cobrem uma ampla faixa do espectro infravermelho e uma panóplia de impressões digitais químicas inacessíveis antes do JWST”, disse Natalie Batalhas, astrónoma da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, que contribuiu e ajudou a coordenar a nova investigação. “Dados como estes ‘mudam completamente o jogo'”.

Os achados foram detalhados num conjunto de cinco novos artigos científicos, três dos quais já foram divulgados pela imprensa científica e dois ainda estão em revisão.

Entre as revelações sem precedentes está a primeira detecção, numa atmosfera exoplanetária, de dióxido de enxofre, uma molécula produzida a partir de reacções químicas desencadeadas pela luz altamente energética da estrela hospedeira do planeta. Na Terra, a camada protectora de ozono, na atmosfera superior, é criada de forma semelhante.

“Esta é a primeira vez que vemos evidências concretas de fotoquímica – reacções químicas iniciadas pela luz estelar energética – em exoplanetas”, disse Shang-Min Tsai, investigador na Universidade de Oxford, Reino Unido, e autor principal do artigo que explica a origem do dióxido de enxofre na atmosfera de WASP-39 b.

“Vejo isto como uma perspectiva realmente promissora para, com esta missão, fazer avançar a nossa compreensão das atmosferas exoplanetárias”.

Isto levou a outro “primeiro”: a aplicação de modelos computacionais de fotoquímica, por parte dos cientistas, a dados que exigem que tal física seja totalmente explicada.

As melhorias resultantes na modelagem vão ajudar a construir o “know-how” tecnológico necessário para interpretar, no futuro, potenciais sinais de habitabilidade.

“Os planetas são esculpidos e transformados ao orbitarem no ‘banho de radiação’ da estrela hospedeira”, disse Batalha. “Na Terra, essas transformações permitem que a vida prospere”.

A proximidade do planeta à sua estrela-mãe – oito vezes mais perto do que Mercúrio está do Sol – também o torna um laboratório ideal para estudar os efeitos da radiação das estrelas hospedeiras nos exoplanetas.

Um melhor conhecimento da ligação estrela-planeta deverá trazer uma compreensão mais profunda de como estes processos afectam a diversidade dos planetas observados na Galáxia.

Outros constituintes atmosféricos detectados pelo telescópio Webb incluem sódio (Na), potássio (K) e vapor de água (H2O), confirmando observações telescópicas anteriores terrestres e espaciais, bem como a descoberta de impressões digitais da água, nestes comprimentos de onda mais longos, que nunca tinham sido vistos antes.

O Webb também viu dióxido de carbono (CO2) com maior resolução, fornecendo duas vezes mais dados do que os relatados nas suas observações anteriores.

Entretanto, o monóxido de carbono (CO) foi detectado, mas as assinaturas óbvias de metano (CH4) e sulfureto de hidrogénio (H2S) ficaram ausentes dos dados do Webb. Se presentes, estas moléculas existem a níveis muito baixos.

Para capturar este largo espectro da atmosfera de WASP-39 b, uma equipa internacional de centenas de cientistas analisou independentemente os dados de quatro modos dos instrumentos finamente calibrados do telescópio Webb.

“Tínhamos previsto o que [o telescópio] nos mostraria, mas foi mais preciso, mais diverso e mais bonito do que acreditava ser possível”, disse Hannah Wakeford, astrofísica da Universidade de Bristol, no Reino Unido, que investiga atmosferas exoplanetárias.

Ter uma lista tão completa de ingredientes químicos numa atmosfera exoplanetária também dá aos cientistas um vislumbre da abundância de diferentes elementos uns em relação aos outros, tais como os rácios carbono/oxigénio ou potássio/oxigénio.

Isto, por sua vez, proporciona uma visão de como este planeta – e talvez outros – se formou a partir do disco de gás e poeira que rodeava a estrela-mãe nos seus primeiros anos.

O inventário químico de WASP-39 b sugere uma história de colisões e fusões de corpos mais pequenos chamados planetesimais para criar um eventual “Golias” planetário.

“A abundância de enxofre relativamente ao hidrogénio indicou que o planeta presumivelmente sofreu uma grande acreção de planetesimais que podem fornecer estes ingredientes à atmosfera”, disse Kazumasa Ohno, investigador exoplanetário da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, que trabalhou nos dados do Webb.

“Os dados também indicam que o oxigénio é muito mais abundante do que o carbono na atmosfera. Isto indica potencialmente que WASP-39 b se formou originalmente muito longe da estrela central”.

Ao revelar com precisão os detalhes de uma atmosfera exoplanetária, os instrumentos do telescópio Webb tiveram um desempenho muito superior às expectativas dos cientistas – e prometem uma nova fase de exploração da grande variedade de exoplanetas na Galáxia.

“Vamos poder ver o grande quadro das atmosferas dos exoplanetas”, disse Laura Flagg, investigadora da Universidade de Cornell e membro da equipa internacional. “É incrivelmente excitante saber que tudo vai ser reescrito. Essa é uma das melhores partes de se ser cientista”.

Astronomia On-line
25 de Novembro de 2022



 

702: O estranho mistério dos “exoplanetas desaparecidos” pode estar resolvido

CIÊNCIA/ESPAÇO/ASTROFÍSICA

Hoje, o número de exoplanetas confirmados é de 5.197 em 3.888 sistemas planetários, com outros 8.992 candidatos aguardando confirmação.

NASA/JPL-Caltech
Impressão de artista de um sistema com cinco exoplanetas.

A maioria tem sido planetas particularmente massivos, variando de gigantes gasosos do tamanho de Júpiter e Neptuno, que têm raios cerca de 2,5 vezes os da Terra. Outra população estatisticamente significativa são os planetas rochosos que medem cerca de 1,4 raios terrestres (também conhecidos como “Super-Terras”).

Isto representa um mistério para os astrónomos, especialmente no que diz respeito aos exoplanetas descobertos pelo venerável Telescópio Espacial Kepler.

Dos mais de 2.600 planetas descobertos pelo Kepler, há uma aparente raridade de exoplanetas com um raio de cerca de 1,8 vezes o da Terra – que eles chamam de “raio do vale”.

Um segundo mistério, conhecido como “ervilhas numa vagem”, refere-se a planetas vizinhos de tamanho semelhante encontrados em centenas de sistemas planetários com órbitas harmoniosas.

Num estudo liderado pelo projeto Cycles of Life-Essential Volatile Elements in Rocky Planets (CLEVER) da Rice University, uma equipa internacional de astrofísicos fornece um novo modelo que explica a interacção de forças que actuam em planetas recém-nascidos que poderiam explicar estes dois mistérios.

Como eles descrevem no seu trabalho de pesquisa, que apareceu recentemente no Astrophysical Journal Letters, a equipa usou um supercomputador para executar um modelo de migração planetária que simulou os primeiros 50 milhões de anos de desenvolvimento do sistema planetário.

No seu modelo, os discos proto-planetários de gás e poeira também interagem com planetas em migração, puxando-os para mais perto das suas estrelas-mãe e prendendo-os em cadeias orbitais ressonantes.

Dentro de alguns milhões de anos, o disco proto-planetário desaparece, quebrando as cadeias e causando instabilidades orbitais que fazem com que dois ou mais planetas colidam.

Embora os modelos de migração planetária tenham sido usados ​​para estudar sistemas planetários que retiveram ressonâncias orbitais, estas descobertas representam a primeira vez para os astrónomos. Como disse Izidoro num comunicado da Rice University:

“Acredito que somos os primeiros a explicar o raio do vale usando um modelo de formação de planetas e evolução dinâmica que responde de forma consistente por várias restrições de observações.

Também somos capazes de mostrar que um modelo de formação de planetas incorporando impactos gigantes é consistente com a característica de exoplanetas de ervilhas em vagem.”

Este trabalho baseia-se em trabalhos anteriores de Izidoro e do projecto CLEVER Planets. No ano passado, usaram um modelo de migração para calcular a interrupção máxima do sistema de sete planetas do TRAPPIST-1.

Num artigo que apareceu em 21 de Novembro de 2021, na Nature Astronomy, usaram a simulação de N-corpos para mostrar como esse sistema de “ervilhas em uma vagem” poderia ter mantido a sua estrutura orbital harmoniosa, apesar das colisões causadas pela migração planetária. Isso permitiu que colocassem restrições no limite superior de colisões e na massa dos objectos envolvidos.

Os seus resultados indicam que as colisões no sistema TRAPPIST-1 foram comparáveis ​​ao impacto que criou o sistema Terra-Lua. Disse Izidoro:

“A migração de planetas jovens para as suas estrelas hospedeiras cria superlotação e frequentemente resulta em colisões cataclísmicas que tiram os planetas das suas atmosferas ricas em hidrogénio. Isto significa que impactos gigantes, como o que formou a nossa Lua, são provavelmente um resultado genérico da formação do planeta.”

Esta última pesquisa sugere que os planetas vêm em duas variantes, consistindo em planetas secos e rochosos que são 50% maiores que a Terra (super-Terras) e planetas ricos em gelo de água cerca de 2,5 vezes o tamanho da Terra (mini-Neptunos).

Além disso, sugerem que uma fracção de planetas com o dobro do tamanho da Terra manterá a sua atmosfera primordial rica em hidrogénio e será rica em água. Segundo Izidoro, estes resultados são consistentes com novas observações que sugerem que super-Terras e mini-Neptunos não são exclusivamente planetas secos e rochosos.

Essas descobertas apresentam oportunidades para investigadores de exoplanetas, que contarão com o Telescópio Espacial James Webb para realizar observações detalhadas de sistemas de exoplanetas.

ZAP // Universe Today
14 Novembro, 2022



 

É improvável que os exoplanetas semelhantes à Terra sejam outro “Pálido Ponto Azul”

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Os planetas terrestres podem evoluir em três cenários de distribuição terra/oceano: cobertos por terra, oceanos ou uma mistura igual de ambos. O planeta coberto por terra é o cenário mais provável (cerca de 80%), enquanto que a nossa “mistura igual” Terra (<1% de probabilidade) é ainda mais única do que se pensava anteriormente. A modelagem mostra que as probabilidades destes três tipos variam muito, ao mesmo tempo que têm grande impacto no seu clima e, portanto, na sua habitabilidade.
Crédito: Europlanet 2024 RI/T. Roger

Ao procurar mundos semelhantes à Terra em torno de outras estrelas, em vez de procurar o “Pálido Ponto Azul” descrito por Carl Sagan, uma nova investigação sugere que uma caça aos “pálidos pontos amarelos” secos e frios pode ter mais hipóteses de sucesso.

O quase-equilíbrio de terra-água que ajudou a vida a florescer no nosso planeta pode ser altamente invulgar, segundo um estudo suíço-alemão apresentado no Congresso de Ciência da EPS (Europlanet Society) em Granada.

Tilman Spohn e Dennis Höning estudaram como a evolução e os ciclos dos continentes e da água poderiam moldar o desenvolvimento dos exoplanetas terrestres.

Os resultados dos seus modelos sugerem que os planetas têm cerca de 80% de probabilidade de serem maioritariamente cobertos por terra, com 19% de probabilidade de serem principalmente mundos oceânicos. Apenas um por cento dos resultados teve uma distribuição de terra e água semelhante à da Terra.

“Nós, terráqueos, desfrutamos do equilíbrio entre áreas terrestres e oceanos no nosso planeta. É tentador assumir que uma segunda Terra seria igual à nossa, mas os nossos resultados de modelagem sugerem que não é provável que seja esse o caso”, disse o professor Spohn, director executivo para o ISSI (International Space Science Institute) em Berna, Suíça.

Os modelos numéricos da equipa sugerem que as temperaturas médias da superfície não seriam muito diferentes, com talvez uma variação de 5º Celsius, mas que a distribuição terra-oceano afectaria os climas dos planetas.

Um mundo oceânico, com menos de 10% de terra, seria provavelmente húmido e quente, com um clima semelhante ao da Terra na época tropical e subtropical que se seguiu ao impacto do asteróide que causou a extinção dos dinossauros.

Os mundos continentais, com menos de 30% de oceanos, caracterizar-se-iam por climas mais frios, mais secos e mais rigorosos. Os desertos frios poderiam ocupar as partes interiores das massas terrestres e de um modo geral assemelhar-se-iam à nossa Terra durante a última Idade do Gelo, quando se desenvolveram extensos glaciares e camadas de gelo.

Na Terra, o crescimento dos continentes por actividade vulcânica e a sua erosão estão mais ou menos em equilíbrio. A vida baseada na fotossíntese prospera em terra, onde tem acesso directo à energia solar.

Os oceanos fornecem um enorme reservatório de água que aumenta a pluviosidade e evita que o clima actual se torne demasiado seco.

“No motor das placas tectónicas da Terra, o aquecimento interno impulsiona a actividade geológica, tal como sismos, vulcões e a construção de montanhas, e resulta no crescimento de continentes. A erosão da terra faz parte de uma série de ciclos que trocam água entre a atmosfera e o interior.

Os nossos modelos numéricos de como estes dois ciclos interagem mostram que a Terra actual pode ser um planeta excepcional e que o equilíbrio de massa terrestre pode ser instável ao longo de milhares de milhões de anos. Embora todos os planetas modelados possam ser considerados habitáveis, a sua fauna e flora podem ser bastante diferentes”, disse o professor Spohn.

Astronomia On-line
27 de Setembro de 2022



 

297: Telescópio capta choque de planetas a mais de 300 anos-luz da Terra

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Um vislumbre dramático das consequências de uma colisão entre dois exoplanetas está dando aos cientistas uma visão do que pode acontecer quando planetas se chocam. Um evento semelhante no Sistema Solar pode ter formado nossa Lua.

Telescópio capta choque de planetas a mais de 300 anos-luz da Terra © Concepção artística do choque dos exoplanetas: a poeira aquecida num sistema estelar já maduro foi a principal evidência da colisão. Crédito: NASA/SOFIA/Lynette Cook

O incidente ocorreu no sistema binário BD +20°307, que fica a mais de 300 anos-luz da Terra. As suas duas estrelas têm pelo menos um bilião de anos.

No entanto, esse sistema maduro mostrou sinais de detritos empoeirados em turbilhão que não são frios, como seria de esperar em estrelas dessa idade. Em vez disso, os detritos são quentes, reforçando que foram produzidos em tempo relativamente recente pelo impacto de dois corpos do tamanho de planetas.

Há uma década, as observações desse sistema por observatórios terrestres e pelo Telescópio Espacial Spitzer, da NASA, deram as primeiras pistas dessa colisão quando os detritos quentes foram encontrados.

Agora, o Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, ou SOFIA) revelou que o brilho infravermelho dos detritos aumentou mais de 10% – um sinal de que agora existe ainda mais poeira quente.

Os resultados do estudo, publicado na revista “Astrophysical Journal”, confirmam ainda que uma colisão extrema entre exoplanetas rochosos pode ter ocorrido num tempo relativamente recente.

Colisões como essas podem mudar os sistemas planetários. Acredita-se que uma colisão entre um corpo do tamanho de Marte e a Terra, ocorrido 4,5 biliões de anos atrás, tenha criado detritos que posteriormente formariam a Lua.

Poeira quente

“A poeira quente em torno do BD +20°307 dá-nos uma ideia de como podem ser os impactos catastróficos entre exoplanetas rochosos”, disse Maggie Thompson, aluna de graduação da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, e principal autora do artigo. “Queremos saber como esse sistema evolui posteriormente após o impacto extremo.”

Os planetas formam-se quando partículas de poeira ao redor de uma estrela jovem se unem e essa aglomeração cresce com o tempo. Após a formação de um sistema planetário, os resíduos restantes permanecem geralmente em regiões frias e longínquas, como o Cinturão de Kuiper, localizado além de Neptuno no nosso sistema solar.

Os astrónomos esperam encontrar poeira quente em torno dos jovens sistemas solares. À medida que evoluem, as partículas de poeira continuam a colidir e posteriormente tornam-se pequenas o suficiente para serem expelidas de um sistema ou puxadas para a estrela.

A poeira quente em torno de estrelas mais velhas, como Sol e as duas no sistema BD +20°307, deveria ter desaparecido há muito tempo.

Estudar os detritos empoeirados em torno das estrelas não apenas ajuda os astrónomos a aprender como os sistemas de exoplanetas evoluem, mas também cria uma imagem mais completa da história do Sistema Solar.

Mudanças no disco

“Esta é uma rara oportunidade de estudar colisões catastróficas que ocorrem tardiamente na história de um sistema planetário”, disse Alycia Weinberger, cientista da equipe do Departamento de Magnetismo Terrestre do Instituto Carnegie, em Washington, e principal pesquisadora do projecto. “As observações do SOFIA mostram mudanças no disco empoeirado numa escala de tempo de apenas alguns anos.”

Observações por infravermelho, como as da câmara infravermelha do SOFIA, são cruciais para descobrir pistas ocultas na poeira cósmica. Quando observado com luz infravermelha, o sistema BD +20°307 é muito mais brilhante do que o que se espera apenas pelas suas estrelas. A energia extra vem do brilho dos detritos empoeirados, que não podem ser vistos noutros comprimentos de onda.

Embora existam vários mecanismos que podem fazer a poeira brilhar mais intensamente – ela pode estar absorvendo mais calor das estrelas ou aproximando-se das estrelas –, é improvável que isso aconteça em apenas 10 anos, um tempo extremamente curto para mudanças cósmicas.

Uma colisão planetária, no entanto, injectaria com facilidade uma grande quantidade de poeira muito rapidamente. Isso fornece mais evidências de que dois exoplanetas colidiram. A equipe está analisando dados das observações de acompanhamento para verificar se há outras alterações no sistema.

O SOFIA é um Boeing 747SP modificado para transportar um telescópio de 106 polegadas de diâmetro. É um projecto conjunto da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão (DLR).

MSN Notícias
Revista Planeta
18.09.2022



 

Estudo mostra que “mundos de água” podem ser tão comuns como as Terras

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/ASTROFÍSICA

Impressão de artista de uma estranha paisagem de um mundo de água.
Crédito: Pilar Montañés – @pilar.monro

Uma investigação liderada pela Universidade de Chicago e pelo IAC (Instituto de Astrofísica das Canárias) mostrou a existência de exoplanetas com água e rocha em torno de estrelas anãs do tipo M, que são as mais comuns na Galáxia. Os resultados foram publicados na prestigiada revista Science.

Uma análise detalhada das massas e dos raios de todos os 43 exoplanetas conhecidos em torno de estrelas M, que constituem 80% das estrelas da Via Láctea, levou a uma descoberta surpreendente, inteiramente liderada pelos investigadores Rafael Luque, da Universidade de Chicago e do IAC, e Enric Pallé, do IAC e da Universidade de La Laguna.

“Descobrimos a primeira prova experimental de que existe uma população de mundos de água e que na realidade são quase tão abundantes como os planetas semelhantes à Terra”, explica Luque. O estudo mostrou que muitos mais planetas do que se pensava anteriormente podem ter grandes quantidades de água, que podem atingir até 50% da massa total do planeta.

Quando os investigadores analisaram a amostra encontraram algo inesperado: as densidades de uma elevada percentagem dos planetas sugeriram que são demasiado leves em relação ao seu tamanho para serem formados inteiramente de rocha.

Por este motivo, pensam que devem ser formados por metade rocha e por metade água, ou outras moléculas mais leves. “Descobrimos que é a densidade de um planeta e não o seu raio, como se pensava anteriormente, que separa os planetas secos dos húmidos”, explica Luque.

No entanto, estes planetas estão tão próximos das suas estrelas que qualquer água à sua superfície deverá existir numa fase super-crítica de gás, o que aumentaria as suas dimensões.

Assim, os cientistas pensam que, nesta população, a água está provavelmente ligada à rocha, ou em volumes fechados abaixo da superfície, em vez de fluir como nos oceanos ou rios. Estas condições seriam semelhantes às do satélite Europa de Júpiter, mas muito diferentes das que ocorrem no nosso próprio planeta.

“A Terra é um planeta seco, ainda que a sua superfície esteja maioritariamente coberta de água, o que lhe confere um aspecto muito húmido. A água na Terra perfaz apenas 0,02% da sua massa total, enquanto nestes mundos de água corresponde a 50% da massa do planeta”, observa Pallé.

Com esta descoberta, confirma-se, pela primeira vez, a existência de um novo tipo de exoplaneta. “Descobrimos que os pequenos planetas que orbitam este tipo de estrela podem ser classificados em três famílias distintas: planetas rochosos muito semelhantes à Terra, planetas com metade da sua massa constituídos por água que chamamos mundos de água e mini-Neptunos com grandes atmosferas de hidrogénio e/ou hélio”, descreve Pallé.

Este achado contradiz a ideia amplamente defendida de que estes mundos ou são muito secos e rochosos, ou têm uma atmosfera muito extensa e ténue de hidrogénio e/ou hélio.

Ao invés, este estudo sugere que, ao contrário dos planetas rochosos, estes mundos ricos em água formaram-se fora da chamada “linha da neve”, ou seja, suficientemente longe da estrela para que a temperatura seja baixa o suficiente para que todos os compostos leves como a água solidificassem e formassem grãos de gelo sólido, e que depois migraram para mais perto da estrela.

“A distribuição de tamanhos e densidades dos exoplanetas é uma consequência da formação de planetas a diferentes distâncias da estrela, e não da presença ou ausência de uma atmosfera”, comenta Pallé.

Uma análise inovadora e um futuro promissor

Tal como a observação da população de uma cidade inteira pode revelar tendências que são difíceis de ver a nível individual, o estudo de uma população de planetas ajudou os cientistas a identificar padrões até agora desconhecidos.

“Devido às incertezas nas massas e raios das nossas medições, um planeta individual pode por vezes enquadrar-se em mais do que uma categoria (terrestre, mundo de água, etc.). É quando observamos uma população de planetas, como fizemos aqui, que podemos trazer à tona os padrões de composições distintas e diferentes”, explica Luque.

De acordo com os investigadores, os próximos passos a dar são compreender a estrutura interna dos mundos de água, o que significa descobrir onde a água está armazenada, e se estes planetas podem ter uma pequena atmosfera super-crítica e detectável de vapor de água.

“Apenas os planetas nas zonas habitáveis em torno das estrelas M podem ser explorados atmosfericamente pelo Telescópio Espacial James Webb e pelos futuros telescópios terrestres extremamente grandes”, explica Pallé.

“É também fundamental compreender se a nossa descoberta também se aplica às populações de pequenos planetas em torno de outros tipos de estrelas”, sublinha Luque. “É mais difícil medir as massas exactas de pequenos planetas em torno de estrelas maiores, mas os dados deverão em breve ficar disponíveis utilizando a mais recente geração de espectrógrafos ultra-estáveis”, salienta.

O reino das novas descobertas exoplanetárias em torno de estrelas M pelo TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA, complementadas por medições das suas massas pelo espectrógrafo CARMENES no telescópio de 3,5 m em Calar Alto, Amería (Espanha), foram cruciais para que este trabalho se tornasse possível.

Astronomia On-line
13 de Setembro de 2022



 

190: James Webb mostrou pela primeira vez um mundo alienígena

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

O Telescópio Espacial James Webb está a mostrar-nos que há mundos incríveis num universo ainda muito desconhecido. Haverá surpresas que não estamos à espera e que podemos dar com elas a cada imagem enviada para Terra.

Nesse sentido, a NASA continua a maravilhar-nos com o trabalho do Webb. Temos visto fotografias de galáxias nunca vistas e também imagens espectaculares de planetas, como as imagens de Júpiter.

A sua última realização é a primeira imagem de um exoplaneta a ser tirada com este telescópio. Uma que é gigantesca. Trata-se do mundo alienígena HIP 65426 b.

James Webb surpreende-nos a cada imagem captada do universo

HIP 65426 b não é o nome mais bonito para um planeta. Contudo, esta é a designação dada ao exoplaneta que é o primeiro a ser captado pela NASA, ESA e CSA com o novíssimo telescópio espacial.

Este exoplaneta é seis a 12 vezes maior do que Júpiter e é relativamente jovem: tem cerca de 15 a 20 milhões de anos, em comparação com a Terra, que se formou há cerca de 4,5 mil milhões de anos.

Gigante, jovem, mas um pequeno tesouro

Segundo Aarynn Carter, astrónomo que liderou a análise das imagens, esta imagem carrega com ela um problema, aliás, é algo comum em imagens de exoplanetas: as estrelas são tão brilhantes que tendem a esconder os planetas ao seu redor. Contudo, Carter e a sua equipa conseguiram processar a imagem, remover o brilho da estrela hospedeira HIP 65426 e descobrir o planeta.

Embora a primeira imagem do telescópio Webb de um exoplaneta pareça uma lâmpada pixelizada, na realidade demonstra a proeza do observatório em termos de infravermelhos. O símbolo da estrela marca a estrela do exoplaneta HIP 65426 b, que Webb bloqueou da imagem. Crédito: Aarynn Carter, a equipa ERS 1386

As informações recolhidas permitiram também perceber que este planeta está muito longe da sua estrela hospedeira: não menos de 100 vezes mais longe do que a Terra está do Sol. Isso permitiu ao Webb “separar” mais facilmente o planeta da estrela na imagem.

Apesar de todos estes parâmetros, na verdade, o HIP 65426 b não é habitável. Isto porque estamos perante um gigante gasoso sem superfície rochosa.

Com esta informação recolhida pelo Telescópio James Webb, percebe-se que há um potencial inimaginável. Tudo isto ainda está muito embrionário. Como os responsáveis por este marco assinalaram, isto é apenas o começo e espera-se que o James Webb tire muitas mais fotografias não só de exoplanetas descobertos, mas também de exoplanetas ainda por descobrir.

Pplware
Autor: Vítor M.
02 Set 2022


 

133: James Webb detectou dióxido de carbono num planeta distante

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Desde o seu lançamento que o Telescópio James Webb não para de surpreender os terráqueos com as imagens inacreditáveis que capta do espaço e dos seus objectos. Além disso, também tem recolhido muita e boa informação relativamente ao que se passa pelo espaço.

Desta vez, e de forma inédita, detectou dióxido de carbono num planeta distante.

Conforme comunicou a Agência Espacial Europeia (em inglês, ESA), o Telescópio Espacial James Webb detectou provas “inequívocas” de dióxido de carbono na atmosfera de um exoplaneta distante. A mesma fonte adiantou que “é a primeira evidência clara, detalhada e indiscutível” de dióxido de carbono num planeta fora do Sistema Solar.

O planeta detectado pelo James Webb é um gigante de gás, semelhante a Júpiter, embora tenha um diâmetro cerca de 33% superior, e tão maciço como Saturno. De nome WASP-39 b e descoberto em 2011, só agora é que os cientistas viram bem perto este objecto que fica a 700 anos-luz de distância, com uma temperatura de cerca de 900º Celsius.

Os cientistas conseguem decifrar a composição química de mundos muito distantes, graças ao NIRSpec do James Webb. Este baseia-se na forma como os exoplanetas orbitam as suas estrelas hospedeiras. Ora, à medida que os planetas passam em frente das estrelas, os cientistas notam diferenças nos comprimentos de onda da luz que são bloqueados pelos planetas.

Quando analisaram o WASP-39 b, encontraram sinais incontestáveis de dióxido de carbono.

Assim que os dados apareceram no meu ecrã, o impressionante recurso do dióxido de carbono agarrou-me. Foi um momento especial, atravessando um importante limiar nas ciências exoplanetas.

Disse Zafar Rustamkulov, um cientista planetário que estuda na Universidade Johns Hopkins e é membro da equipa dos exoplanetas, no comunicado da ESA.

As moléculas de dióxido de carbono são rastreadores sensíveis da história da formação dos planetas. Medindo esta característica do dióxido de carbono, podemos determinar quanto material sólido versus quanto material gasoso foi utilizado para formar este planeta gigante de gás.

Disse também Mike Line, um cientista planetário da Universidade do Estado do Arizona e membro da equipa de investigação, no mesmo comunicado.

Pplware
Autor: Ana Sofia Neto
27 Ago 2022

131: Um exoplaneta coberto de água?

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Representação artística do exoplaneta TOI-1452 b, um pequeno planeta que pode estar inteiramente coberto por um oceano profundo.
Crédito: Benoit Gougeon, Universidade de Montréal

Uma equipa internacional de investigadores liderada por Charles Cadieux, estudante de doutoramento na Universidade de Montréal e membro do iREx (Institute for Research on Exoplanets), anunciou a descoberta de um exoplaneta em órbita de TOI-1452, uma de duas pequenas estrelas num sistema binário localizado na direcção da constelação de Dragão, a cerca de 100 anos-luz da Terra.

O exoplaneta, conhecido como TOI-1452 b, é ligeiramente maior em tamanho e massa do que a Terra e está localizado à distância da sua estrela onde a temperatura não seria nem demasiado quente nem demasiado fria para a existência de água líquida à superfície.

Os astrónomos pensam que pode ser um “planeta oceânico”, um planeta completamente coberto por uma espessa camada de água, semelhante a algumas das luas de Júpiter e Saturno.

Num artigo publicado dia 12 de Agosto na revista The Astronomical Journal, Cadieux e a sua equipa descrevem as observações que elucidaram a natureza e as características deste exoplaneta único.

“Estou extremamente orgulhoso desta descoberta porque mostra o elevado calibre dos nossos investigadores e da instrumentação”, disse René Doyon, professor na Universidade de Montréal e director do iREx e do OMM (Observatoire du Mont-Mégantic).

“Foi graças ao OMM, a um instrumento especial, concebido nos nossos laboratórios, chamado SPIRou e a um método analítico inovador, desenvolvido pela nossa equipa de investigação, que conseguimos detectar este exoplaneta único”.

Papel-chave do OMM

Foi o telescópio espacial TESS da NASA, que vigia todo o céu em busca de sistemas planetários semelhantes ao nosso, que colocou os investigadores no trilho de TOI-1452 b. Com base no sinal TESS, que mostrava uma ligeira diminuição de brilho a cada 11 dias, os astrónomos previram um planeta que tinha um diâmetro cerca de 70% maior do que o da Terra.

Charles Cadieux pertence a um grupo de astrónomos que faz observações de acompanhamento dos candidatos identificados pelo TESS, a fim de confirmar o seu tipo e características planetárias.

Ele utiliza a câmara PESTO, instalada no telescópio do OMM e que foi desenvolvida pelo professor David Lafrenière da Universidade de Montréal e pelo seu estudante de doutoramento François-René Lachapelle.

“O OMM desempenhou um papel crucial na confirmação da natureza deste sinal e na estimativa do raio do planeta”, explicou Cadieux. “Esta não foi uma verificação de rotina. Tivemos de nos certificar que o sinal detectado pelo TESS era realmente provocado por um exoplaneta que orbitava TOI-1452, a maior das duas estrelas nesse sistema binário”.

A estrela hospedeira TOI-1452 é muito mais pequena do que o nosso Sol e é uma de duas estrelas de tamanho semelhante num sistema binário. As duas estrelas orbitam-se uma à outra e estão separadas por uma distância tão pequena – 97 UA, ou cerca de duas vezes e meia a distância entre o Sol e Plutão – que o telescópio TESS as vê como um único ponto de luz.

Mas a resolução do instrumento PESTO é suficientemente alta para distinguir os dois objectos e as imagens mostram que o exoplaneta orbita TOI-1452, o que foi confirmado através de observações posteriores por uma equipa japonesa.

Para determinar a massa do planeta, os investigadores então observaram o sistema com o SPIRou, um instrumento instalado no CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope) no Hawaii.

Concebido em grande parte no Canadá, o SPIRou é ideal para estudar estrelas de baixa massa como TOI-1452, porque opera no espectro infravermelho, onde estas estrelas são mais brilhantes. Mesmo assim, foram necessárias mais de 50 horas de observação para estimar a massa do planeta, que se pensa ser quase cinco vezes maior do que a da Terra.

Os investigadores Étienne Artigau e Neil Cook, também do iREx na Universidade de Montréal, desempenharam um papel fundamental na análise dos dados. Desenvolveram um poderoso método analítico capaz de detectar o planeta nos dados recolhidos com o SPIRou.

“O método LBL (“line-by-line”) permite-nos limpar os dados obtidos com o SPIRou de muitos sinais parasitas e revelar a fraca assinatura de planetas como o descoberto pela nossa equipa”, explicou Artigau.

A equipa também inclui os investigadores Farbod Jahandar e Thomas Vandal, dois estudantes de doutoramento na Universidade de Montréal. Jahandar analisou a composição da estrela hospedeira, que é útil para restringir a estrutura interna do planeta, enquanto Vandal estava envolvido na análise dos dados recolhidos com o SPIRou.

Um mundo de água

TOI-1452 b é provavelmente rochoso como a Terra, mas o seu raio, massa e densidade sugerem um mundo muito diferente do nosso. A Terra é essencialmente um planeta muito seco; embora por vezes lhe chamemos o Planeta Azul porque 70% da sua superfície está coberta por água, na realidade só constitui apenas uma fracção insignificante da sua massa – menos de 1%.

A água pode ser muito mais abundante em alguns exoplanetas. Nos últimos anos, os astrónomos identificaram e determinaram o raio e a massa de muitos exoplanetas com um tamanho entre o da Terra e o de Neptuno (cerca de 3,8 vezes maior do que a Terra).

Alguns destes planetas têm uma densidade que só pode ser explicada por uma grande fracção da sua massa ser constituída por voláteis como a água. Estes mundos hipotéticos foram apelidados de “planetas oceânicos”.

“TOI-1452 b é um dos melhores candidatos a um planeta oceânico que encontrámos até à data”, disse Cadieux. “O seu raio e massa sugerem uma densidade muito inferior à que se esperaria para um planeta que é basicamente composto por metal e rocha, como a Terra”.

Mykhaylo Plotnykov e Diana Valencia da Universidade de Toronto são especialistas em modelagem de interiores exoplanetários. A sua análise de TOI-1452 b mostra que a água pode constituir até 30% da sua massa, uma proporção semelhante à de alguns satélites naturais no nosso Sistema Solar, tais como as luas Ganimedes e Calisto de Júpiter, e as luas Titã e Encélado de Saturno.

A continuar…

Um exoplaneta como TOI-1452 b é um candidato perfeito para observação com o Telescópio Espacial James Webb. É um dos poucos planetas temperados que exibem características consistentes com um planeta oceânico.

Está suficientemente perto da Terra para que os investigadores possam esperar estudar a sua atmosfera e testar esta hipótese. E, num golpe de sorte, está localizado numa região do céu que o telescópio pode observar durante todo o ano.

“As nossas observações com o Telescópio Webb serão essenciais para melhor compreender TOI-1452 b”, disse Doyon, que é também o investigador principal do NIRISS, um dos quatro instrumentos científicos do Telescópio Espacial James Webb. “Assim que pudermos, vamos reservar tempo no Webb para observar este estranho e maravilhoso mundo”.

Astronomia On.line
26 de Agosto de 2022

43: ALMA faz a primeira detecção de gás num disco circum-planetário

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Os cientistas que estudam a jovem estrela AS 209 detectaram pela primeira vez gás num disco circum-planetário, o que sugere que o sistema estelar pode estar a abrigar um planeta muito jovem com a massa de Júpiter. As imagens científicas da investigação mostram (à direita) emissões em forma de bolha, provenientes de espaços vazios no disco, altamente estruturado, com sete anéis (à esquerda).
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Bae (U. Flórida)

Cientistas que usavam o ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para estudar a formação de planetas fizeram a primeira detecção de gás num disco circum-planetário. Além disso, a detecção também sugere a presença de um exoplaneta muito jovem. Os resultados da investigação foram publicados na revista The Astrophysical Journal Letters.

Os discos circum-planetários são aglomerados de gás, poeira e detritos em torno de planetas jovens. Estes discos dão origem a luas e outros objectos pequenos e rochosos, e controlam o crescimento de planetas jovens e gigantes.

O estudo destes discos nas suas fases iniciais pode ajudar a lançar luz sobre a formação do nosso próprio Sistema Solar, incluindo a formação das luas galileanas de Júpiter, que os cientistas pensam ter sido formadas num disco circum-planetário em torno do planeta gigante há cerca de 4,5 mil milhões de anos.

Ao estudar AS 209 – uma jovem estrela localizada a cerca de 395 anos-luz da Terra na direcção da constelação de Ofiúco – os cientistas observaram uma mancha de luz emitida no meio de um espaço vazio no gás que rodeava a estrela. Isso levou à detecção do disco circum-planetário em torno de um potencial planeta da massa de Júpiter. Os cientistas estão a observar o sistema atentamente, quer devido à distância do planeta à estrela, quer devido à idade da estrela.

O exoplaneta está localizado a mais de 200 UA da estrela hospedeira, desafiando as teorias actualmente aceites sobre formação planetária. E se a idade estimada da estrela hospedeira, 1,6 milhões de anos, estiver correta, este exoplaneta poderá ser um dos mais jovens já detectados. São necessários mais estudos e os cientistas esperam que as próximas observações com o Telescópio Espacial James Webb confirmem a presença do planeta.

“A melhor maneira de estudar a formação planetária é observar os planetas enquanto se estão a formar. Estamos a viver numa época muito excitante graças a telescópios poderosos como o ALMA e o JWST”, disse Jaehan Bae, professor de astronomia na Universidade da Florida e autor principal do artigo científico.

AS 209 é uma jovem estrela localizada a mais ou menos 395 anos-luz da Terra na direcção da constelação de Ofiúco. O sistema estelar tem sido de interesse para os cientistas que trabalham no MAPS (Molecules with ALMA at Planet-forming Scales) do ALMA há já mais de cinco anos devido à presença de sete anéis aninhados, que os cientistas pensam estar associados à formação planetária. Os novos resultados fornecem mais evidências da formação de planetas em torno da jovem estrela.

Os cientistas há muito que suspeitam da presença de discos circum-planetários em torno de exoplanetas, mas até há pouco tempo não o conseguiam provar. Em 2019, os cientistas do ALMA fizeram a primeira detecção de um disco circum-planetário, formador de luas, enquanto observavam o jovem exoplaneta PDS 70c, e confirmaram o achado em 2021.

As novas observações de gás num disco circum-planetário em AS 209 podem lançar mais luz sobre o desenvolvimento das atmosferas planetárias e sobre os processos pelos quais as luas são formadas.

Astronomia On-line
12 de Agosto de 2022