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Astronomia

Efeito glória detetado pela primeira vez num exoplaneta “infernal”?

14/04/2024 às 10:19
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Apesar de ser observado frequentemente na Terra, o efeito glória – uma espécie de “arco-íris” circular – até agora só tinha sido observado uma vez fora da Terra, no planeta Vénus. Uma equipa internacional, liderada pelo investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), Olivier Demangeon, parece ter detetado este efeito, emitido pela atmosfera infernal do exoplaneta WASP-76 B. Esta deteção só foi possível graças a dados extremamente precisos do telescópio espacial Cheops, da Agência Espacial Europeia (ESA), em conjunto com dados das missões espaciais TESS (NASA), Hubble (ESA/NASA) e Spitzer (NASA).

A 637 anos-luz de distância da Terra, o WASP-76b é um “júpiter” ultra-quente, que orbita a sua estrela 12 vezes mais perto do que Mercúrio em volta do Sol. Devido à enorme quantidade de radiação que recebe da sua estrela, este exoplaneta está inchado e apesar de ser 10% menos massivo que o maior planeta do Sistema Solar, tem quase o dobro do tamanho de Júpiter.

Um dos lados do WASP-7 b está permanentemente virado para a sua estrela, sendo extremamente quente (atinge os 2400 graus Celsius) e brilhante. Aqui, os elementos que formaram as rochas da Terra, evaporam, condensando no lado noturno, mais fresco, por estar permanentemente na escuridão, dando origem a nuvens de onde chove ferro derretido.

“Há uma razão para nunca se ter visto uma “glória” fora do Sistema Solar – é necessário um conjunto muito particular de condições”, esclarece Olivier Demangeon (IA & Dep. de Física e Astronomia (DFA) da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP)), o primeiro autor deste estudo. “Primeiro é preciso partículas atmosféricas perfeitamente esféricas (ou quase), atmosfera completamente uniforme e estável o suficiente para que possa ser observável durante longos períodos de tempo. A estrela, muito próxima do planeta, tem de brilhar diretamente sobre a atmosfera e o observador – neste caso, o Cheops – tem de estar perfeitamente orientado”.

Os dados destas missões espaciais parecem indicar que a primeira “glória” extrassolar estará algures entre as duas metades. Este efeito, semelhante a um arco-íris, ocorre quando a luz é refletida pelas nuvens, compostas por uma substância perfeitamente uniforme, mas até agora desconhecida.

Sérgio Sousa (IA & Dep. de Física e Astronomia (DFA) da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP)), comenta: “Esta observação foi apenas possível graças à alta precisão fotométrica da missão CHEOPS, na qual Portugal tem agora uma maior participação, durante a extensão da missão até pelo menos 2026.”

Apesar da semelhança no aspeto, um arco-íris não tem a mesma origem do que uma “glória”. Os arco-íris formam-se quando a luz passa de um meio com uma densidade para outro com densidade diferente (por exemplo, do ar para a água), o que provoca refração da luz. Como luz com frequências diferentes sofrem desvios diferentes, a luz branca divide-se nas várias cores que a compõem, formando o familiar arco colorido.

Já uma “glória” é formada quando a luz passa por uma fina abertura, por exemplo entre as gotas de água nas nuvens ou no nevoeiro. Neste caso a luz é desviada, mas devido à difração, o que frequentemente origina coloridos anéis concêntricos, com a interferência entre as diferentes ondas de luz a criarem um padrão de anéis claros e escuros.

Desde a sua descoberta, em 2013, que a aparente assimetria no terminador (a linha de transição da parte de dia para a parte de noite) deste planeta intriga os investigadores. Olivier Demangeon, que atualmente lidera o grupo “Atmosferas de exoplanetas” (Axis 2) do consórcio Cheops, comenta: “Eu estive envolvido na primeira deteção da assimetria da luz proveniente deste estranho planeta, e desde então fiquei muito curioso sobre o que a causaria”.

Desde então o Cheops observou intensamente as passagens do WASP-76b em frente à sua estrela. Depois de 23 observações, ao longo de 3 anos, os dados mostram um aumento surpreendente da quantidade de luz proveniente do terminador este. Isto permitiu aos investigadores restringir as causas possíveis deste sinal. “Demorou algum tempo para chegarmos aqui e houve alturas em que me perguntei ‘porque é que estás a insistir nisto?’ Mas quando este efeito emergiu dos dados, foi um sentimento especial, uma satisfação única, que não acontece todos os dias”, conclui Demangeon.

Susana Barros  (IA & DFA-FCUP) comenta: “O planeta gigante WASP-76b já nos tinha surpreendido com a suspeita que lá chove ferro. E agora temos uma segunda surpresa – a indicação que poderá ter o efeito glória. Os sinais deste efeito são muito pequenos e difíceis de detectar.”

A confirmação do efeito glória significaria a presença de nuvens compostas por gotas de água perfeitamente esféricas, que ou duraram pelo menos durante os 3 anos de observações, ou foram constantemente reabastecidas. Para este tipo de nuvens persistir, a temperatura da atmosfera também teria de ser estável ao longo do tempo, o que dá uma visão fascinante e detalhada do que pode estar a acontecer no WASP-76b.

A equipa irá agora tentar encontrar provas irrefutáveis desta rara “glória”, o que poderá ser alcançado com observações com o instrumento NIRSPEC, a bordo do telescópio espacial James Webb (NASA/ESA/CSA), ou com a missão espacial Ariel (ESA). Se se confirmar, a primeira “glória” exoplanetária poderá ser uma bela ferramenta para compreender melhor este planeta, assim como a sua estrela-mãe.

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço