Dois exoplanetas, com características, são diferentes. Por que?

Este diagrama compara observações, pelo Telescopio Espacial Hubble, de dois "Júpiteres quentes" em órbita íntima de duas estrelas parecidas com o Sol. Os astrónomos mediram o modo como a luz de cada estrela-mãe era filtrada pela atmosfera de cada exoplaneta. HAT-P-38b tem uma assinatura espectral da água indicada pelo pico da característica de absorção no espectro. Ou seja, a atmosfera superior está livre de nuvens ou neblinas. WASP-67b tem um espectro sem qualquer característica da absorção da água, sugerindo que a maior parte da atmosfera do planeta está mascarada por nuvens de alta altitude. Crédito: arte - NASA, ESA e Z. Levy (STScI); ciência - NASA, ESA e G. Bruno (STScI)

Com o auxílio do Telescópio Espacial Hubble da NASA, cientistas estudaram dois "Júpiteres quentes" numa experiência única. Dado que estes planetas têm virtualmente o mesmo tamanho e a mesma temperatura, e orbitam duas estrelas praticamente idênticas à mesma distância, a equipe teorizou que as suas atmosferas pudessem ser iguais. O que encontraram foi surpreendente. 
O investigador principal, Giovanni Bruno do STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, no estado norte-americano de Maryland, explicou: "O que estamos a ver, quando estudamos estas duas atmosferas, é que não são iguais. Um planeta - WASP-67b - é mais nublado do que o outro - HAT-P-38b. Não estamos a ver o que estávamos à espera e precisamos de entender o porquê desta diferença."



Este diagrama compara observações, pelo Telescopio Espacial Hubble, de dois "Júpiteres quentes" em órbita íntima de duas estrelas parecidas com o Sol. Os astrónomos mediram o modo como a luz de cada estrela-mãe era filtrada pela atmosfera de cada exoplaneta. HAT-P-38b tem uma assinatura espectral da água indicada pelo pico da característica de absorção no espectro. Ou seja, a atmosfera superior está livre de nuvens ou neblinas. WASP-67b tem um espectro sem qualquer característica da absorção da água, sugerindo que a maior parte da atmosfera do planeta está mascarada por nuvens de alta altitude.Crédito: arte - NASA, ESA e Z. Levy (STScI); ciência - NASA, ESA e G. Bruno (STScI)

A equipe usou o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) do Hubble para observar as assinaturas espectrais dos planetas, que indicam a composição química. "O efeito que as nuvens têm na 'impressão digital' da água permite-nos medir a quantidade de nuvens na atmosfera," comenta Bruno. "Uma maior quantidade de nuvens significa uma maior redução na assinatura espectral da água." As equipes descobriram que, no caso de WASP-67b, existem mais nuvens às altitudes estudadas nestas medições. Isto diz-nos que algo no seu passado alterou o aspeto dos planetas," realça Bruno. Hoje, os planetas completam uma órbita em torno das suas respetivas estrelas anãs amareladas a cada 4,5 dias terrestres, a uma distância inferior do que Mercúrio está do Sol.

 Mas, no passado, os planetas provavelmente migraram para o interior oriundos do local onde foram formados.Talvez um planeta se tenha formado de modo diferente do outro, sob um conjunto diferente de circunstâncias. "Neste momento, parecem ter as mesmas características físicas. Assim, se a sua composição medida é definida pelo seu estado atual, então deveria ser a mesma para ambos os planetas. Mas não é esse o caso. Ao invés, parece que as suas histórias de formação podem ter desempenhado um papel importante," salienta o coinvestigador Kevin Stevenson.

As nuvens nestes quentes gigantes gasosos parecidos com Júpiter não são nada idênticas às da Terra. São provavelmente nuvens alcalinas, compostas por moléculas como sulfureto de sódio e cloreto de potássio. A temperatura média em cada planeta é superior a 700º Celsius. Os exoplanetas sofrem o efeito de acoplamento de maré, isto é, o mesmo lado está sempre virado para a estrela. Isto significa que têm um lado diurno muito quente e um lado noturno mais frio. 

Em vez de ostentarem múltiplas bandas horizontais como Júpiter, cada um tem provavelmente apenas uma larga banda equatorial que move o calor lentamente do lado diurno para o lado noturno. A equipe está apenas a começar a aprender quais os fatores mais importantes no que toca a produzir exoplanetas "nublados" e "limpos". Para melhor compreender o possível passado dos planetas, os cientistas necessitarão de mais observações com o Hubble e com o futuro James Webb, com lançamento previsto para 2018.

Os resultados da equipa foram apresentados dia 5 de junho na 230.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Austin, Texas, EUA.