À medida que mais e mais exoplanetas são identificados e confirmados por vários métodos de observação, o ainda evasivo "santo graal" é a descoberta de um mundo verdadeiramente parecido com a Terra ... uma das marcas registradas é a presença de água líquida. E embora seja verdade que a água já foi identificada nas densas atmosferas dos exoplanetas "quentes de Júpiter", uma nova técnica foi usada para detectar sua assinatura espectral em outro mundo gigante fora do sistema solar - potencialmente abrindo caminho para ainda mais tais descobertas.
Pesquisadores da Caltech, da Penn State University, do Naval Research Laboratory, da University of Arizona e do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics se uniram em um projeto financiado pela NSF para desenvolver uma nova maneira de identificar a presença de água nas atmosferas de exoplanetas.
Métodos anteriores se baseavam em instâncias específicas, como quando os exoplanetas - neste momento todos os "Júpiteres quentes", planetas gasosos que orbitam muito perto de suas estrelas hospedeiras - estavam no processo de transitar suas estrelas como vistas da Terra.
Infelizmente, este não é o caso de muitos planetas extra-solares ... especialmente aqueles que não foram (ou não serão) descobertos pelo método de trânsito usado por observatórios como Kepler.
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Então, os pesquisadores se voltaram para outro método de detecção de exoplanetas: velocidade radial ou RV. Essa técnica usa a luz visível para observar o movimento de uma estrela para a leve oscilação criada pelo "puxão" gravitacional de um planeta em órbita. As mudanças no Doppler na luz da estrela indicam movimento de uma maneira ou de outra, semelhante à maneira como o efeito Doppler aumenta e diminui o tom da buzina de um carro à medida que passa.
Mas, em vez de usar comprimentos de onda visíveis, a equipe mergulhou no espectro infravermelho e, usando o Espectrógrafo de Infravermelho Próximo de Echelle (NIRSPEC) no Observatório WM Keck, no Havaí, determinou a órbita do Jupiter tau Boötis b, relativamente próximo, quente e… e no processo usou sua espectroscopia para identificar moléculas de água em seu céu.
“As informações que obtemos do espectrógrafo são como ouvir uma apresentação da orquestra; você ouve toda a música juntos, mas se ouvir com atenção, poderá tocar uma trombeta, um violino ou um violoncelo, e sabe que esses instrumentos estão presentes ”, disse Alexandra Lockwood, estudante de graduação da Caltech e primeira autora do estude. “Com o telescópio, você vê toda a luz juntos, mas o espectrógrafo permite que você escolha diferentes peças; como esse comprimento de onda da luz significa que há sódio, ou este significa que há água. "
Observações anteriores do tau Boötis b com o VLT no Chile identificaram monóxido de carbono e temperaturas mais baixas de altitude em sua atmosfera.
Agora, com essa técnica comprovada de IR RV, as atmosferas de exoplanetas que não cruzam na frente de suas estrelas do nosso ponto de vista também podem ser examinadas quanto à presença de água, além de outros compostos interessantes.
"Agora estamos aplicando nossa nova técnica de infravermelho eficaz a vários outros planetas não-transitáveis que orbitam estrelas próximas ao Sol", disse Chad Bender, pesquisador associado do Departamento de Astronomia e Astrofísica do Estado de Penn e co-autor do artigo. "Esses planetas estão muito mais próximos de nós do que os planetas em trânsito mais próximos, mas foram amplamente ignorados pelos astrônomos porque medir suas atmosferas diretamente com as técnicas existentes anteriormente era difícil ou impossível".
Quando a próxima geração de telescópios de alta potência estiver em funcionamento - como o Telescópio Espacial James Webb, com lançamento previsto para 2018 -, exoplanetas ainda menores e mais distantes podem ser observados com o método IR ... talvez ajudando a fazer a descoberta inovadora de um planeta como o nosso.
“Embora o estado atual da técnica não possa detectar planetas semelhantes à Terra em torno de estrelas como o Sol, com Keck em breve será possível estudar a atmosfera dos chamados planetas 'super-Terra' sendo descobertos em torno de estrelas de baixa massa próximas, muitas dos quais não transitam ”, disse Geoffrey Blake, professor de cosmoquímica e ciências planetárias da Caltech. "Telescópios futuros, como o James Webb Space Telescope e o Thirty Meter Telescope (TMT), nos permitirão examinar planetas muito mais frios que estão mais distantes de suas estrelas hospedeiras e onde é mais provável a existência de água líquida."
As descobertas estão descritas em um artigo publicado na versão online de 24 de fevereiro de 2014 doAs Cartas do Jornal Astrofísico.
Fontes: Comunicados de imprensa da Caltech e EurekAlert.
