Astrónomos Obtêm Primeiro Mapa Atmosférico de um Exoplaneta

(O planeta Kepler-7b comparado com Júpiter. A distribuição de nuvens na atmosfera é baseada no estudo de Demory et al.. Crédito: NASA/JPL-Caltech/MIT)

Uma equipa de astrónomos liderada por Brice-Olivier Demory, do Massachusetts Institute of Technology (MIT), produziu o primeiro mapa da cobertura de nuvens de um exoplaneta, utilizando observações realizadas pelo telescópios Kepler, no visível, e Spitzer, no infravermelho.

O planeta, Kepler-7b, um dos primeiros a ser descoberto pela missão Kepler, orbita uma estrela sub-gigante de tipo espectral G (como o Sol) em apenas 4.89 dias. É o que os astrónomos chamam um Júpiter Quente. Os trânsitos do planeta permitiram deduzir rapidamente que tinha um raio enorme, 60% maior do que o de Júpiter. Observações subsequentes pela técnica da velocidade radial permitiram fixar a sua massa em apenas 44% da de Júpiter. Estes números mostram que o Kepler-7b tem uma densidade muito baixa, cerca de 1/7 da densidade da água. Tal como Saturno, flutuaria num oceano de dimensões apropriadas. Outra característica interessante do Kepler-7b, e pouco usual para um Júpiter Quente, é o seu albedo elevado, i.e., a quantidade de luz da estrela hospedeira que reflete para o espaço. Os Júpiteres quentes são em geral planetas muito pouco refletivos, com albedos semelhantes ao do carvão ou alcatrão. A determinação do albedo em Júpiteres Quentes é difícil uma vez que os planetas têm temperaturas tão elevadas (e.g., superiores a 1000 Kelvin), que brilham intensamente no infravermelho e mesmo em parte do visível. Deste modo, a radiação visível proveniente do planeta pode não ser apenas refletida pela atmosfera, pode ser de origem térmica, pelo facto da atmosfera estar muito quente. Dito de outra forma, um Júpiter Quente com um albedo aparentemente elevado pode na realidade ter simplesmente uma atmosfera muito quente e pouco refletiva. Demory e os colegas propuseram-se determinar a causa subjacente ao elevado albedo do Kepler-7b. Para tal analisaram mais de 3 anos de observações obtidas pelo telescópio Kepler para extrair informação sobre a luz refletida pelo planeta fora dos trânsitos, enquanto se movimenta ao longo da sua órbita. Durante este movimento, e visto da Terra, o planeta apresenta fases semelhantes às observadas na Lua e variações de brilho que dependem do hemisfério visível num determinado instante. A análise dos dados do Kepler permitiu à equipa demonstrar que o planeta tem uma região mais luminosa no hemisfério oeste (antes do meio dia local). Mas, como foi referido acima, este brilho poderia ser devido apenas ao facto da atmosfera ser mais quente nesse hemisfério. De facto tal seria pouco usual – os Júpiteres Quentes mostram uma tendência para serem mais quentes no hemisfério este (depois do meio-dia local). Para perceber se a luminosidade do hemisfério oeste era devida a luz refletida ou de origem térmica, a equipa observou 2 ocultações do planeta pela estrela hospedeira (fenómeno também designado de eclipse secundário) com o telescópio Spitzer, em infravermelhos. Os dados permitiram estimar a temperatura da atmosfera do planeta entre 1100 e 1300 Kelvin, relativamente baixa para um Júpiter Quente. Esta gama de temperaturas põe de parte a possibilidade de a região brilhante no hemisfério oeste do planeta ter origem em emissão térmica (a atmosfera teria de ter uma temperatura na ordem dos 2600 Kelvin) e torna como mais plausível a hipótese da luz observada ser devida à reflexão por nuvens no topo da atmosfera. Na realidade, vários silicatos (moléculas compostas silício e oxigénio e outros átomos como magnésio e cálcio, consoante a variedade, e importantes constituintes das rochas nos planetas de tipo terrestre) têm o seu ponto de condensação na gama de temperaturas estimada para a atmosfera do planeta, pelo que os autores especulam que as nuvens podem ser formadas por estes materiais altamente refractários.

O trabalho de Demory e co-autores mostra-nos um Kepler-7b que parece ter uma atmosfera marcada por nuvens altas refletoras no hemisfério oeste e um hemisfério este sem nuvens. Mais notável ainda, este padrão atmosférico não é efémero, é visível nos mais de 3 anos de dados obtidos pelo telescópio Kepler.

Podem ver a notícia original aqui. O artigo aparecerá num número futuro da revista Astrophysical Journal Letters.