Hubble Sugere Atmosfera Rica em Água para a Super-Terra GJ1214b

Uma equipa de astrónomos liderada por Zachory Berta e David Charbonneau, do projecto MEarth, utilizou a Wide Field Camera 3 (WFC3) do telescópio Hubble para observar o espectro da Super-Terra Gliese-Jahreiß 1214b (GJ1214b) durante os trânsitos. Nesta configuração, a luz da estrela atravessa a atmosfera do planeta, antes de continuar a sua viagem na direcção da Terra, revelando informação importante sobre a sua composição e estrutura. A estrela hospedeira, GJ1214, é uma pequena anã vermelha localizada a cerca de 40 anos-luz na direcção da constelação do Ofíuco. A descoberta desta Super-Terra foi anunciada em Dezembro 2009 pelo projecto MEarth, liderado por Charbonneau, num artigo na revista Nature e foi também notícia no AstroPT.

Após uma complexa sequência de processamento, as observações obtidas têm uma qualidade notável, sendo limitadas apenas pela quantidade de luz incidente na câmara proveniente da estrela. As observações permitiram derivar um espectro de transmissão de baixa resolução para o planeta entre os comprimentos de onda de 1.1 e 1.7 micrómetros. Este espectro foi depois comparado com espectros sintéticos obtidos para planetas com diferentes composições atmosféricas. A figura seguinte mostra vários desses espectros, a cores diferentes. Os círculos com as barras de erro correspondem às observações obtidas com a WFC3. O gráfico representa do raio do planeta em função do comprimento de onda. Notem que o planeta apresenta um raio, deduzido a partir da profundidade dos trânsitos, diferente para diferentes comprimentos de onda. Isto não é de espantar pois a atmosfera é mais ou menos transparente num dado comprimento de onda consoante a sua composição química. Se for rica num gás que absorve esse comprimento de onda o raio será maior. Se o gás não absorver nesse comprimento de onda, a atmosfera é transparente e o raio do planeta durante o trânsito parece menor.

(O espectro de transmissão do GJ1214b comparado com modelos sintéticos. Crédito: Berta et al.)

A análise destes modelos permitiu deduzir que a composição atmosférica que melhor aproxima as observações corresponde a uma atmosfera densa predominantemente formada por água. O melhor modelo (com menor valor de χ², à direita do gráfico) apresenta cerca de 40% de moléculas de água na composição do planeta (i.e. 40 moléculas de água em cada 100 moléculas/átomos do planeta). Uma explicação alternativa para o espectro observado, que é quase liso, aponta para a existência de nuvens na atmosfera do planeta que poderiam abafar o sinal espectral de uma atmosfera subjacente com uma composição distinta. As observações impõem no entanto restrições importantes à altitude a que essas nuvens teriam de existir e o tipo de partículas que as constituiriam.

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