Atmosfera de planeta de tamanho médio revelada pelo Hubble e pelo Spitzer

Dois telescópios espaciais da NASA trabalharam em conjunto para identificar pela primeira vez em detalhe a assinatura química de um planeta com tamanho compreendido entre o da Terra e o de Neptuno. No Sistema Solar, não existem planetas com tais caraterísticas, mas são comuns em redor de outras estrelas.

O planeta Gliese 3470 b (também conhecido como GJ 3470 b) pode ser um cruzamento entre a Terra e Neptuno, com um grande núcleo rochoso escondido sob uma profunda atmosfera de hidrogénio e hélio. Pesando 12,6 massas terrestres, é um planeta mais massivo que a Terra, mas menos massivo que Neptuno (que tem mais de 17 massas terrestres).

Foram descobertos muitos mundos semelhantes pelo observatório espacial Kepler, da NASA, cuja missão terminou em 2018. De facto, 80% dos planetas da nossa galáxia podem ter massas dentro dessa faixa. No entanto, segundo os investigadores, os astrónomos nunca tinham conseguido compreender a natureza química de tais planetas, até agora.

Fazendo o levantamento do conteúdo da atmosfera de GJ 3470 b, os astrónomos podem descobrir pistas sobre a natureza e origem do planeta.

“Na perspetiva da formação do planeta, esta é uma grande descoberta. O planeta tem uma órbita muito próxima da estrela e é muito menos massivo que Júpiter (que tem 318 massas terrestres), mas conseguiu acumular a atmosfera primordial de hidrogénio/hélio que em grande parte não é ‘poluída’ por elementos mais pesados,” disse Björn Benneke, da Universidade de Montreal, no Canadá. “Não temos nada assim no Sistema Solar, e é isto que o torna impressionante.”

Os astrónomos combinaram os recursos em múltiplos comprimentos de onda dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer para fazerem o primeiro estudo sobre a atmosfera de GJ 3470b.

Isto foi conseguido medindo a absorção da luz da estrela à medida que o planeta passava à sua frente (trânsito) e a perda da luz refletida pelo planeta quando passava por trás da estrela (eclipse). No total, os telescópios espaciais observaram 12 trânsitos e 20 eclipses. A análise das assinaturas químicas com base na luz é a “espectroscopia”.

“Pela primeira vez, temos uma assinatura espectroscópica de um destes mundos,” disse Benneke. Mas não é fácil classificá-lo: deveremos chamar-lhe “superterra” ou “sub-Neptuno”? Ou talvez qualquer outra coisa?

Por sorte, a atmosfera de GJ 3470 b é bastante limpa, com neblinas fracas, apenas, permitindo que os cientistas a sondem em profundidade.

“Esperávamos uma atmosfera fortemente enriquecida em elementos mais pesados, como oxigénio e carbono, formando vapor de água e gás metano em abundância, semelhante ao que vemos em Neptuno”, disse Benneke. “Em vez disso, encontrámos uma atmosfera tão pobre em elementos pesados que a sua composição lembra a composição rica em hidrogénio/hélio do Sol”.

Outros exoplanetas, conhecidos por “Júpiteres quentes”, formam-se, ao que se crê, longe das suas estrelas migrando com o tempo para mais perto delas. Mas, segundo Benneke, este planeta parece ter-se formado exatamente onde agora se encontra.

Para o cientista, a explicação mais plausível é que GJ 3470 b terá nascido em condições precárias perto da sua estrela anã vermelha, que tem cerca de metade da massa do nosso Sol. Terá começado como uma rocha seca, e rapidamente terá acumulado hidrogénio a partir de um disco primordial de gás, protoplanetário, quando a sua estrela era muito jovem.

“Estamos a ver um objeto que foi capaz de acumular hidrogénio a partir do disco protoplanetário, mas que não fugiu para se tornar num Júpiter quente,” disse Benneke. “É intrigante.”

Uma explicação possível é que o disco se dissipou antes que o planeta pudesse crescer ainda mais. “O crescimento do planeta estacionou na forma de um sub-Netuno,” disse Benneke.

O próximo Telescópio Espacial James Webb será capaz de investigar ainda mais profundamente a atmosfera de GJ 3470 b, graças à sua sensibilidade sem precedentes no infravermelho. Os novos resultados já geraram grande interesse por parte de equipas americanas e canadienses que desenvolvem os instrumentos do Webb. Observarão os trânsitos e eclipses de GJ 3470 b em comprimentos de onda onde as neblinas atmosféricas se tornam cada vez mais transparentes.

Fonte da notícia: Phys.org