As descobertas extra-solares do planeta vêm explodindo nos últimos anos. De fato, a partir de 1º de agosto de 2017, os astrônomos identificaram 3.639 exoplanetas em 2.729 sistemas planetários e 612 múltiplos sistemas planetários. E enquanto a maioria deles foi descoberta por Kepler - que detectou um total de 5.017 candidatos e confirmou a existência de 2.494 exoplanetas desde 2009 - outros instrumentos também tiveram um papel importante nessas descobertas.
Isso inclui o Telescópio Espacial Hubble, que nos últimos anos foi dedicado à detecção de atmosferas em torno de planetas distantes. Mais recentemente, foi usado em uma pesquisa que produziu as evidências mais fortes até o momento para a existência de uma estratosfera - uma camada de atmosfera na qual a temperatura aumenta com a altitude - em torno de um gigante gasoso localizado a cerca de 900 anos-luz do nosso Sistema Solar.
O estudo, intitulado "Um exoplaneta gigante de gás ultra-quente com uma estratosfera", apareceu recentemente na revista Natureza. Liderada por Thomas Evans, pesquisador do Grupo de Astrofísica da Universidade de Exeter, a equipe contou com os dados fornecidos pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA para estudar um planeta conhecido como WASP-121b, um gigante gasoso que orbita uma estrela branca e amarela. é um pouco maior que o nosso.
O próprio planeta tem aproximadamente 1,2 vezes a massa de Júpiter, um raio que é cerca de 1,9 vezes o de Júpiter e tem um período orbital de apenas 1,3 dias. Isto é devido à sua proximidade com o sol, o que o torna particularmente um "Júpiter Quente". De fato, se este exoplaneta estivesse mais próximo de sua estrela, estima-se que a gravidade do WASP-121 começaria a separá-lo.
É também essa proximidade que superaquece a atmosfera do planeta, levando a temperaturas de até 2.500 ° C (4.600 ° F). Como Mark Marley, pesquisador do Ames Research Center da NASA e co-autor do estudo, indicou em comunicado à imprensa da NASA:
“Esse resultado é empolgante porque mostra que uma característica comum da maioria das atmosferas em nosso sistema solar - uma estratosfera quente - também pode ser encontrada em atmosferas de exoplanetas. Agora podemos comparar processos em atmosferas de exoplanetas com os mesmos processos que ocorrem sob diferentes conjuntos de condições em nosso próprio sistema solar. ”
Embora o Hubble tenha encontrado possíveis sinais de estratosferas em torno do WASP-33b e de outros Júpiteres quentes no passado, este novo estudo apresenta as evidências mais fortes até o momento para a existência de uma estratosfera de exoplanetas. A razão para isso tem a ver com os dados espectrográficos obtidos pelo Hubble da atmosfera do WASP-121b, que indicaram a presença de vapor de água - que é o primeiro no que diz respeito a Júpiter quente.
Como Tom Evans - também pesquisador da Universidade de Exeter e principal autor do artigo - explicou, essas descobertas confirmaram algo que os astrônomos suspeitam há algum tempo. "Modelos teóricos sugeriram que as estratosferas podem definir uma classe distinta de planetas ultra-quentes, com implicações importantes para a física e a química da atmosfera", disse ele. "Nossas observações apóiam esta imagem."
Para estudar a estratosfera do WASP-121b, a equipe contou com os dados espectroscópicos coletados pela câmera de campo amplo do Hubble. Depois de analisar os diferentes comprimentos de onda que faziam parte da cura da luz do WASP-121b, eles observaram que certos comprimentos de onda estavam brilhando bastante na banda infravermelha. Eles concluíram que isso se devia à presença de vapor de água no topo da atmosfera do planeta.
"A emissão de luz da água significa que a temperatura está aumentando com a altura", disse Tiffany Kataria, uma das coautoras do estudo do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA. "Estamos empolgados em explorar em que longitudes esse comportamento persiste com as próximas observações do Hubble."
Além de ser o caso mais convincente até agora de um exoplaneta com uma estratosfera, o WASP-121b também é interessante por causa de quão quente é esse Júpiter quente. Com base em seus dados, a equipe concluiu que as temperaturas na atmosfera aumentavam com a altitude - uma característica definidora de uma estratosfera. Na estratosfera da Terra, esse processo é conduzido pelo ozônio, que retém a luz ultravioleta do Sol e eleva a temperatura das moléculas ao redor.
No entanto, a temperatura da estratosfera da Terra não excede 270 K (-3 ° C; 26,6 ° F). Quando se considera outros planetas solares que também possuem a estratosfera - como a lua de Saturno, Titã, que experimenta aquecimento devido à interação da radiação solar, partículas energéticas e metano - as temperaturas não mudam em mais de 56 ° C (100 ° F). Mas no caso do WASP-121b, as temperaturas na estratosfera aumentam em cerca de 560 ° C (1.000 ° F).
Nem mesmo Vênus, o planeta mais quente do Sistema Solar, pode competir com isso! No "Sister Planet" da Terra, as temperaturas permanecem estáveis a cerca de 735 K (462 ° C; 863 ° F), o que é quente o suficiente para derreter o chumbo. Mas no WASP-121b, as temperaturas atingem mais de quatro vezes mais! Isso significa que a atmosfera do planeta é quente o suficiente para derreter aço inoxidável e outros metais - como berílio, platina e zircônio.
Atualmente, os cientistas não sabem quais produtos químicos estão provocando esse aumento de temperatura. Algumas possibilidades foram sugeridas, como óxido de vanádio e óxido de titânio. Acredita-se que esses compostos não apenas sejam comuns às anãs marrons (também conhecidas como "estrelas fracassadas", que têm muito em comum com os gigantes gasosos), como também exigem as temperaturas mais altas possíveis para mantê-las em um estado gasoso.
De qualquer forma, este gigante gasoso distante provou ser um estudo de caso interessante. No futuro, é provável que pesquisas sobre este e outros "Júpiteres super-quentes" desafiem e ampliem nossa compreensão atual de como as formas atmosféricas se comportam ao longo do tempo.
