Representação artística de um Neptuno-Quente com a sua atmosfera maciça de hélio. Crédito: NASA/JPL-Caltech. Fonte: http://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/images/largesize/PIA19344_hires.jpg
Uma das descobertas mais surpreendentes realizadas pelo telescópio Kepler foi a constatação de que os planetas com massas entre a Terra e Neptuno, designados genericamente por sub-Neptunos e Neptunos são os mais abundantes na Via Láctea. As observações, combinadas com modelos dos interiores de planetas, sugerem que são constituídos por núcleos de rocha e metal, rodeados por uma camada de gelos de água e de outras espécies químicas a muito altas pressões e temperaturas. A gravidade destes núcleos é suficiente para manter uma atmosfera maioritariamente composta por hidrogénio e hélio. Parte destes planetas orbitam as estrelas hospedeiras bem de perto, com órbitas de apenas alguns dias, e as suas atmosferas atingem temperaturas por vezes superiores a 1000 ºC. Por este motivo são designados por neptunos-quentes.
Os sub-Neptunos e os Neptunos são originalmente formados por um núcleo de metal e rocha, rodeado por uma espessa camada de gelos de várias espécies químicas — e.g., a água e amoníaco — envolvidos numa atmosfera constituída principalmente por hidrogénio e hélio. Em alguns deles, sugere o estudo aqui reportado, a forte irradiação pela estrela hospedeira pode dar origem a transformações substanciais na atmosfera. Fonte: http://i2.wp.com/www.universetoday.com/wp-content/uploads/2014/01/sub-neptune-planets.jpg
O estudo de um destes planetas, o GJ436b, que orbita uma anã vermelha situada a 33 anos-luz na direcção da constelação Leão, mostra uma atmosfera desprovida de metano (CH4). Numa atmosfera rica em hidrogénio, com abundâncias normais de carbono e oxigénio, e com o regime de temperaturas a que está submetido o GJ436, o carbono combina-se preferencialmente com o hidrogénio, formando metano. Este gás tem bandas proeminentes de absorção no seu espectro infravermelho e é por isso das espécies mais simples de detectar em exoplanetas. Podem por isso imaginar a surpresa dos cientistas quando pela primeira vez constataram a deficiência deste gás no GJ436b.
Um Neptuno-Quente tem originalmente uma atmosfera rica em hidrogénio (H2) e hélio (He) — região azul — com vestígios de outros gases como o vapor de água (H2O) e metano (CH4). Ao longo de milhares de milhões de anos — 2ª e 3ª imagens — o hidrogénio aquecido pela forte radiação da estrela hospedeira escapa da atmosfera, deixando para trás hélio e vestígios de vapor de água e monóxido de carbono. Fonte: http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA19345.jpg
Foi precisamente para tentar explicar esta discrepância entre os modelos teóricos de interiores planetários e as observações que uma equipa de cientistas liderada por Renyu Hu, um NASA Hubble Fellow no Jet Propulsion Laboratory, propôs um novo cenário. Os cientistas observaram que estes planetas estão sujeitos a temperaturas muito elevadas que facilitam a perda de gás das atmosferas para o espaço — as moléculas do gás a elevadas temperaturas têm uma energia cinética capaz de escapar à gravidade do planeta. Mais ainda, dos dois gases dominantes, o hidrogénio e o hélio, o primeiro é mais susceptível de ser eliminado pois é 4 vezes mais leve.
No cenário proposto por Hu e colegas, ao longo de uma escala de tempo de milhares de milhões de anos um Neptuno ou sub-Neptuno com uma atmosfera originalmente rica em hidrogénio e hélio, perde gradualmente o hidrogénio e forma uma atmosfera em que o hélio é o gás dominante. Numa tal atmosfera, deficiente em hidrogénio, o metano seria raro pois o carbono unir-se-ia preferencialmente ao oxigénio formando monóxido e dióxido de carbono (CO e CO2). De facto, a atmosfera do GJ436b é rica em monóxido de carbono, como seria de esperar. Estes planetas “com atmosferas de hélio” teriam um aspecto visual muito característico, apresentando uma cor branca ou cinza, ao contrário de Neptuno que é azul devido a uma pequena fracção de metano existente na sua atmosfera de hidrogénio e hélio — as moléculas do metano absorvem luz na região do vermelho e verde do espectro visível, reflectindo a luz azul.
Apesar de ser consistente com as observações do GJ436b, este cenário tem de passar por mais testes para ser confirmado em definitivo, nomeadamente a detecção de anomalias nas abundâncias do metano e do monóxido e dióxido de carbono semelhantes às observadas para o GJ436b noutros Neptunos-Quentes. A equipa crê que tal será possível com uma nova geração de instrumentos como o James Webb Space Telescope, que deverá ser colocado no espaço em finais de 2018.
(Fonte: JPL/NASA)
Últimos comentários