doi.org/10.48550/arXiv.2401.01465
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#Exoplaneta
Os astrônomos detectaram atividades climáticas dinâmicas, como ciclones massivos, no exoplaneta inabitável WASP-121 b usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA. Esta descoberta, crucial para o estudo do clima planetário distante, é possibilitada por observações detalhadas e modelos computacionais avançados. Crédito: NASA, ESA, Quentin Changeat (ESA/STScI), Mahdi Zamani (ESA/Hubble)
Tempo tempestuoso em exibição em um “Júpiter quente”: O planeta WASP-121 b, do tamanho de Júpiter, não é um lugar para chamar de lar. Para começar, ele orbita muito perto de uma estrela que é mais brilhante e mais quente que o Sol. O planeta está tão perigosamente perto da sua estrela que a sua atmosfera superior atinge escaldantes 3.400 graus Fahrenheit – mais quente do que um alto-forno de aço.
Uma torrente de luz ultravioleta emitida pela estrela hospedeira está a aquecer a atmosfera superior do planeta, o que está fazendo com que o magnésio e o ferro escapem para o espaço. As poderosas forças gravitacionais das marés da estrela alteraram a forma do planeta, fazendo-o parecer mais em forma de bola de futebol. Ao combinar vários anos de observações do Telescópio Espacial Hubble com modelos computacionais, os astrônomos encontraram evidências de ciclones massivos girando no planeta infernal. Os ciclones são repetidamente criados e destruídos devido à grande diferença de temperatura entre o lado voltado para a estrela e o lado noturno escuro do exoplaneta.
Telescópio espacial Hubble observa mudanças na atmosfera do exoplaneta ao longo de 3 anos
Ao combinar vários anos de observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA com a realização de modelos computacionais, os astrônomos encontraram evidências de ciclones massivos e outras atividades climáticas dinâmicas girando em um planeta quente do tamanho de Júpiter, a 880 anos-luz de distância.
O planeta, denominado WASP-121 b, não é habitável. Mas este resultado é um passo inicial importante no estudo dos padrões climáticos em mundos distantes e, talvez, eventualmente, na descoberta de exoplanetas potencialmente habitáveis com climas estáveis e de longo prazo.
Nas últimas décadas, observações detalhadas telescópicas e espaciais de planetas vizinhos no nosso sistema solar mostram que as suas atmosferas turbulentas não são estáticas, mas em constante mudança, tal como o clima na Terra. Esta variabilidade também deve se aplicar a planetas em torno de outras estrelas. Mas são necessárias muitas observações detalhadas e modelagem computacional para realmente medir essas mudanças.
Um avanço na observação meteorológica de exoplanetas
Para fazer a descoberta, uma equipe internacional de astrônomos reuniu e reprocessou observações do Hubble de WASP-121 b obtidas em 2016, 2018 e 2019.
Eles descobriram que o planeta tem uma atmosfera dinâmica, que muda com o tempo. A equipe utilizou técnicas de modelação sofisticadas para demonstrar que estas dramáticas variações temporais poderiam ser explicadas por padrões climáticos na atmosfera do exoplaneta.
A equipe descobriu que a atmosfera do WASP-121 b mostra diferenças notáveis entre as observações. O mais dramático é que pode haver frentes climáticas massivas, tempestades e ciclones massivos que são repetidamente criados e destruídos devido à grande diferença de temperatura entre o lado voltado para a estrela e o lado escuro do exoplaneta. Detectaram também um aparente deslocamento entre a região mais quente do exoplaneta e o ponto do planeta mais próximo da estrela, bem como uma variabilidade na composição química da atmosfera do exoplaneta (medida por espectroscopia).
A equipe chegou a estas conclusões utilizando modelos computacionais para ajudar a explicar as mudanças observadas na atmosfera do exoplaneta. “Os detalhes notáveis das nossas simulações da atmosfera de exoplanetas permitem-nos modelar com precisão o clima em planetas ultraquentes como WASP-121 b,” explicou Jack Skinner, pós-doutorando no Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, Califórnia, e co-líder deste estudo. “Aqui damos um passo significativo ao combinar restrições observacionais com simulações atmosféricas para compreender a variação do tempo nestes planetas.”
“Este é um resultado extremamente entusiasmante à medida que avançamos na observação de padrões climáticos em exoplanetas”, disse um dos principais investigadores da equipa, Quentin Changeat, investigador da Agência Espacial Europeia no Instituto de Ciência do Telescópio Espacial em Baltimore, Maryland. “Estudar o clima dos exoplanetas é vital para compreender a complexidade das atmosferas dos exoplanetas em outros mundos, especialmente na busca por exoplanetas com condições habitáveis.”
WASP-121 b: Um estudo de caso em atmosferas exoplanetárias
WASP-121 b está tão perto de sua estrela-mãe que o período orbital é de apenas 1,27 dias. Esta proximidade significa que o planeta está bloqueado de forma que o mesmo hemisfério esteja sempre voltado para a estrela, da mesma forma que a nossa Lua tem sempre o mesmo lado apontado para a Terra. As temperaturas diurnas se aproximam de 3.450 graus Fahrenheit (2.150 graus Kelvin) no lado do planeta voltado para as estrelas.
A equipe usou quatro conjuntos de observações de arquivo do Hubble de WASP-121 b. O conjunto completo de dados incluiu observações de WASP-121 b transitando em frente à sua estrela (realizadas em junho de 2016); WASP-121 b passando atrás de sua estrela, também conhecido como eclipse secundário (obtido em novembro de 2016); e o brilho de WASP-121 b em função do seu ângulo de fase em relação à estrela (a quantidade variável de luz recebida na Terra de um exoplaneta enquanto orbita a sua estrela-mãe, semelhante ao ciclo de fase da nossa Lua). Esses dados foram coletados em março de 2018 e fevereiro de 2019, respectivamente.
“O conjunto de dados reunido representa uma quantidade significativa de tempo de observação para um único planeta e é atualmente o único conjunto consistente de tais observações repetidas”, disse Changeat. As informações que extraímos dessas observações foram usadas para inferir a química, a temperatura e as nuvens da atmosfera de WASP-121 b em diferentes momentos. Isto proporcionou-nos uma imagem requintada da mudança do planeta ao longo do tempo.”
As capacidades únicas do Hubble também são evidentes na ampla extensão de programas científicos que ele possibilitará através de suas observações do Ciclo 31, que começaram em 1º de dezembro. Cerca de dois terços do tempo do Hubble serão dedicados a estudos de imagem, enquanto o restante será alocado para estudos de espectroscopia. , como aqueles usados para WASP-121 b. Mais detalhes sobre a ciência do Ciclo 31 estão em um anúncio recente.
Publicado em 12/01/2024 22h54
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