Telescópios Hubble e Spitzer resolvem mistério da falta de água na atmosfera de exoplanetas

Os astrônomos usaram o Telescópio Hubble e o Telescópio Espacial Spitzer, da NASA, para estudar detalhadamente as atmosferas de dez exoplanetas quentes, do tamanho de Júpiter – o maior número de tais planetas já estudado.

A equipe conseguiu descobrir por que alguns desses mundos parecem ter menos água do que o esperado, um mistério que há muito tempo intrigava os cientistas. Os resultados foram publicados na revista “Nature”.

Conforme relata o portal Phys.org, até agora, os astrônomos descobriram cerca de 2.000 planetas que orbitam outras estrelas. Alguns destes são conhecidos como Júpiteres quentes: planetas quentes e gasosos com características semelhantes às de Júpiter. Eles orbitam muito perto das suas estrelas, tornando sua superfície quente e os planetas complicados de estudar em detalhes sem ser atrapalhado pela luz das estrelas.

Devido a esta dificuldade, o Hubble só explorou alguns Júpiteres quentes no passado, parte de uma gama limitada de comprimentos de onda. Estes estudos iniciais descobriram que vários planetas tinham menos água do que o esperado.

Estudo inédito

Agora, uma equipe internacional de astrônomos enfrentou o problema fazendo o maior estudo de Júpiteres quentes, explorando e comparando dez desses planetas em uma tentativa de compreender as suas atmosferas. Apenas três dessas atmosferas planetárias tinham sido estudadas previamente em detalhes. Esta nova amostra constitui o maior catálogo espectroscópico de atmosferas de exoplanetas já feita.

A equipe usou várias observações dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer. Com o poder de ambos, os cientistas puderam estudar os planetas, que são de várias massas, tamanhos e temperaturas, em toda uma gama sem precedentes de comprimentos de onda.

“Estou muito animado para finalmente ‘ver’ este vasto grupo de planetas juntos, já que esta é a primeira vez que tivemos cobertura de comprimento de onda suficiente para ser capaz de comparar vários recursos de um planeta com outros”, explica David Cante da Universidade de Exeter, no Reino Unido, principal autor do novo artigo, em entrevista ao Phys.org. “Nós descobrimos que as atmosferas planetárias são muito mais diversificadas do que esperávamos”.

Impressões digitais planetárias

Todos os planetas têm uma órbita favorável que os deixa entre sua estrela-mãe e a Terra. À medida que o exoplaneta passa na frente da sua estrela, visto da Terra, um pouco da luz dessa estrelas viaja através da atmosfera exterior do planeta. “A atmosfera deixa a sua impressão digital única na luz das estrelas, que podemos estudar quando ela chega até nós”, explica a coautora do estudo Hannah Wakeford, do Goddard Space Flight Center, da NASA.

Estas impressões digitais permitiram à equipe extrair as assinaturas de vários elementos e moléculas – incluindo água – e distinguir entre exoplanetas nublados e livres de nuvens, uma propriedade que poderia explicar o mistério da falta de água neles.

Os modelos desenvolvidos pela equipe revelaram que, enquanto exoplanetas aparentemente livres de nuvens mostravam fortes sinais de água, as atmosferas desses Júpiteres quentes com sinais tênues de água também continham nuvens e névoa – sendo que ambos são conhecidos por esconder a água de vista. Mistério resolvido!

“A alternativa a isso é que os planetas se formam em um ambiente privado de água – mas isso exigiria que nós repensássemos completamente as nossas teorias atuais de como os planetas nascem”, explicou o coautor Jonathan Fortney, da Universidade da Califórnia. “Nossos resultados descartaram o cenário da seca e sugerem fortemente que não passa de nuvens escondendo a água de olhos curiosos”.

O estudo de atmosferas exoplanetárias está atualmente em sua infância, com apenas algumas observações feitas até agora. O sucessor do Hubble, o Telescópio Espacial James Webb, abrirá uma nova janela de infravermelhos para o estudo de exoplanetas e suas atmosferas.