3945: TESS da NASA fornece novas ideias sobre um mundo ultra-quente

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta ilustração mostra como o planeta KELT-9b vê a sua estrela hospedeira. Ao longo de uma única órbita, o planeta sofre por duas vezes períodos de aquecimento e arrefecimento provocados pelo padrão invulgar de temperaturas superficiais. Entre os pólos quentes da estrela e o equador mais frio, as temperaturas variam mais ou menos 800º. Isto produz um “verão” quando o planeta passa pelos pólos e um “inverno” quando o planeta passa pelo equador mais frio. Assim, a cada 36 horas, KELT-9b tem dois Verões e dois Invernos.
Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Chris Smith (USRA)

Medições do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA permitiram aos astrónomos melhorar bastante a sua compreensão do ambiente bizarro de KELT-9b, um dos planetas mais quentes conhecidos.

“O factor de estranheza de KELT-9b é alto,” disse John Ahlers, astrónomo da USRA (Universities Space Research Association) em Columbia, no estado norte-americano de Maryland, e do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no mesmo estado dos EUA. “É um planeta gigante numa órbita muito íntima, quase polar, em torno de uma estrela que gira rapidamente, e estas características complicam a nossa capacidade de entender a estrela e os seus efeitos no planeta.”

As novas descobertas aparecem num artigo liderado por Ahlers publicado dia 5 de Junho na revista The Astronomical Journal.

Localizado a cerca de 670 anos-luz de distância na direcção da constelação de Sagitário, KELT-9b foi descoberto em 2017 porque o planeta passou em frente da sua estrela durante uma parte da sua órbita, um evento chamado trânsito. Os trânsitos diminuem regularmente a luz da estrela por uma quantidade minúscula, mas detectável. Os trânsitos de KELT-9b foram observados pela primeira vez pelo levantamento de trânsitos KELT, um projecto que recolheu observações com dois telescópios robóticos localizados no estado norte-americano do Arizona e na África do Sul.

Entre 18 de Julho e 11 de Setembro de 2019, como parte da campanha de um ano da missão para observar o céu do norte, o TESS observou 27 trânsitos de KELT-9b, obtendo medições a cada dois minutos. Estas observações permitiram que a equipa modelasse a estrela invulgar e o seu impacto no planeta.

KELT-9b é um mundo gigante de gás cerca de 1,8 vezes maior que Júpiter, com 2,9 vezes a sua massa. As forças das marés bloquearam a sua rotação, de modo que o mesmo lado está sempre virado para a sua estrela. O planeta gira em torno da sua estrela em apenas 36 horas numa órbita que o transporta quase directamente acima de ambos os pólos da estrela.

KELT-9b recebe 44.000 vezes mais energia da sua estrela do que a Terra do Sol. Isto eleva a temperatura diurna do planeta a cerca de 4300º C, mais quente do que as superfícies de algumas estrelas. Este aquecimento intenso também faz com que a atmosfera do planeta escape para o espaço.

A sua estrela hospedeira também é estranha. Tem aproximadamente o dobro do tamanho do Sol e é, em média, 56% mais quente. Mas gira 38 vezes mais depressa do que o Sol, completando uma rotação em apenas 16 horas. A sua rápida rotação distorce a forma da estrela, achatando-a nos pólos e ampliando a sua secção central. Isto faz com que os pólos da estrela aqueçam e brilhem enquanto a sua região equatorial esfria e escurece – um fenómeno chamado escurecimento gravitacional. O resultado é uma diferença de temperatura à superfície da estrela de quase 800º C.

A cada órbita, KELT-9b sofre por duas vezes toda a gama de temperaturas estelares, produzindo o que equivale a uma sequência sazonal muito peculiar. O planeta passa a “verão” quando orbita sobre cada pólo e a “inverno” quando passa sobre a parte central e mais fria da estrela. Assim, KELT-9b tem dois Verões e dois Invernos por ano, cada estação durando aproximadamente nove horas.

“É realmente intrigante pensar como o gradiente de temperatura da estrela afeta o planeta,” disse Knicole Colón, co-autora do artigo científico, também de Goddard. “Os vários níveis energéticos que recebe da sua estrela provavelmente produzem uma atmosfera extremamente dinâmica.”

A órbita polar de KELT-9b, em torno da sua estrela achatada, produz trânsitos distintamente desequilibrados. O planeta começa o seu trânsito perto dos pólos brilhantes da estrela e depois bloqueia cada vez menos luz à medida que passa sobre o equador mais escuro da estrela. Esta assimetria fornece pistas sobre as mudanças de temperatura e brilho na superfície da estrela e permitiram que a equipa reconstruisse a sua forma não redonda, a sua orientação no espaço, a sua gama de temperaturas de superfície e outros factores que afetam o planeta.

“Dos sistemas planetários que estudámos através do escurecimento gravitacional, os efeitos em KELT-9b são de longe os mais espectaculares,” disse Jason Barnes, professor de física na Universidade de Idaho e co-autor do artigo. “Este trabalho ajuda a unificar o escurecimento gravitacional com outras técnicas que medem o alinhamento planetário e, em última análise, esperamos que revelem segredos sobre a formação e sobre a história evolutiva dos planetas em torno de estrelas de massa elevada.”

Astronomia On-line
3 de Julho de 2020

 

spacenews

 

3400: Estudo mostra que o planeta mais quente dilacera moléculas na sua atmosfera

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Impressão de artista de um “Júpiter quente” chamado KELT-9b, o exoplaneta mais quente conhecido – tão quente que, segundo um novo artigo científico, até as moléculas na sua atmosfera são dilaceradas.
Crédito: NASA/JPL-Caltech

Os gigantes gasosos chamados “Júpiteres quentes” – planetas que orbitam muito perto das suas estrelas para sustentar vida – são dos mundos mais estranhos encontrados para lá do nosso Sistema Solar. Novas observações mostram que o mais quente de todos é ainda mais estranho, propenso a fusões globais tão severas que separam as moléculas que compõem a sua atmosfera.

Chamado KELT-9b, o planeta é um Júpiter ultra-quente, um de várias categorias de exoplanetas – planetas em torno de outras estrelas – encontrados na nossa Galáxia. Tem quase três vezes a massa de Júpiter e orbita uma estrela a cerca de 670 anos-luz de distância. Com uma temperatura à superfície de 4300º Celsius – mais quente que algumas estrelas – este planeta é o mais quente encontrado até ao momento.

Agora, uma equipa de astrónomos usando o telescópio espacial Spitzer da NASA encontrou evidências de que o calor até é demasiado alto para que as moléculas permaneçam intactas. As moléculas de hidrogénio gasoso provavelmente são destruídas no lado diurno de KELT-9b, incapazes de se reconstituírem até que os seus átomos desarticulados fluam para o lado nocturno do planeta.

Embora ainda extremamente quente, o leve arrefecimento no lado nocturno é suficiente para permitir que as moléculas de hidrogénio gasoso se reformem – ou seja, até que voltem para a face virada para a estrela, onde são quebradas novamente.

“Este tipo de planeta é tão extremo em temperatura, que está um pouco separado de muitos outros exoplanetas,” disse Megan Mansfieldd, estudante da Universidade de Chicago e autora principal de um novo artigo que revela esta descoberta. “Existem alguns outros Júpiteres quentes e ultra-quentes que não são tão quentes, mas ainda quentes o suficiente para que este efeito ocorra.”

Os achados, publicados na revista The Astrophysical Journal Letters, mostram a sofisticação crescente da tecnologia e das análises necessárias para estudar estes mundos muito distantes. A ciência está apenas a começar a espiar a atmosfera dos exoplanetas, estudando as desintegrações moleculares dos mais quentes e brilhantes.

KELT-9b permanecerá firmemente categorizado entre os mundos inabitáveis. Os astrónomos tomaram conhecimento do seu ambiente extremamente hostil em 2017, quando foi detectado pela primeira vez usando o sistema KELT (Kilodegree Extremely Little Telescope) – um esforço combinado que envolve observações de dois telescópios robóticos, um no sul do estado norte-americano do Arizona e outro na África do Sul.

No artigo publicado na The Astrophysical Journal Letters, a equipa científica usou o telescópio espacial Spitzer para analisar os perfis de temperatura deste gigante infernal. O Spitzer, que faz observações no infravermelho, pode medir variações subtis no calor. Repetidas durante muitas horas, estas observações permitem que o Spitzer capture mudanças na atmosfera, à medida que o planeta apresenta fases enquanto orbita a estrela. Surgem diferentes metades do planeta à medida que este orbita a sua estrela.

Isto permitiu à equipa vislumbrar a diferença entre o lado diurno e nocturno de KELT-9b. Neste caso, o planeta orbita tão perto a sua estrela que um “ano” – o tempo que demora a completar uma volta em torno da estrela – é de apenas dia e meio. Isto significa que sofre bloqueio de marés, apresentando sempre a mesma face à estrela (tal como a nossa Lua mostra sempre a mesma face à Terra). No lado oposto de KELT-9b, a noite dura para sempre.

Mas os gases e o calor fluem de um lado para o outro. Uma grande questão para os investigadores que tentam entender as atmosferas exoplanetárias é como é que a radiação e o fluxo se equilibram.

Os modelos de computador são as principais ferramentas nessas investigações, mostrando como é provável que estas atmosferas se comportem a diferentes temperaturas. O melhor ajuste para os dados de KELT-9b foi um modelo que incluía moléculas de hidrogénio sendo separadas e reconstruidas, um processo conhecido como dissociação e recombinação.

“Se não tivermos em conta a dissociação do hidrogénio, obtemos ventos muito rápidos de 60 km/s,” disse Mansfield. “É pouco provável.”

KELT-9b não apresenta grandes diferenças de temperatura entre o lado diurno e nocturno, sugerindo fluxo de calor de um para o outro. E a “mancha quente” no lado diurno, que deverá estar directamente sobre a estrela deste planeta, foi desviada da posição esperada. Os cientistas não sabem porquê – mais um mistério a ser resolvido neste planeta estranho e quente.

Astronomia On-line
28 de Janeiro de 2020

spacenews

 

2013: O exoplaneta mais tórrido já descoberto tem valiosas terras raras

NASA / JPL-Caltech

A 650 anos-luz da Terra, o KELT-9 b, o exoplaneta mais quente até agora descoberto, tem assinaturas de alguns dos cobiçados minerais de terras-raras. 

Além das assinaturas de ferro gasoso e titânio encontradas na sua atmosfera, a nova investigação, cujos cujos resultados foram esta semana publicados na revista científica Astronomy & Astrophysics, aponta também para assinaturas de sódio, magnésio, crómio e escândio, bem como ítrio.

KELT-9 localiza-se na constelação de Cygnus. O seu exoplaneta – KELT-9 b – exemplifica o exemplar mais extremo de um Júpiter quente, uma vez que orbita muito perto do seu astro, que é duas vezes mais quente do que o Sol.

Com este calor, todos os elementos acabam por vaporizar quase por completo e as moléculas são divididas nos seus átomos constituintes, tal como acontece nas camadas externas das estrelas. Ou seja, a atmosfera deste mundo não contêm nuvem nem aerossóis, e o céu é claro, principalmente à luz da sua estrela.

Com esse calor, todos os elementos vaporizam quase completamente e as moléculas são divididas em seus átomos constituintes, como nas camadas externas das estrelas. Isso significa que a atmosfera não contém nuvens ou aerossóis e o céu é claro, transparente na sua maioria à luz da sua estrela.

Os átomos que compõem o gás na atmosfera absorvem a luz em cores muito específicas no espectro, e cada átomo tem uma “impressão digital” única das cores que absorve. Estas impressões digitais podem ser medidas com um espectrógrafo sensível instalado num telescópio de grandes dimensões, que permite aos astrónomos estuda a composição química das atmosferas dos planetas que estão a muitos anos-luz de distância.

Uma equipa de cientistas recorreu agora a esta técnica, tendo descoberto algo muito interessante: “Recorrendo ao espectrógrafo HARPS-North no Telescópio Nacional Italiano, na ilha de La Palma, encontramos átomos de ferro e titânio no ambiente tórrido do KELT-9 b”, explica Kevin Heng, diretor e professor no Center for Space and Habitabilty (CSH) na Universidade de Berna, na Suíça, citado em comunicado.

A equipa observou o sistema KELT-9 pela segunda vez no verão passado, visando confirmar detecções anteriores, mas também procurar elementos adicionais. O estudo incluiu 73 átomos, alguns quais metais de terras raras.

Tal como o nome indica, as terras raras são elementos incomuns na Terra, apesar de serem altamente cobiçados pela sua utilidade em materiais e dispositivos tecnológicos avançados, podendo ser usadas em baterias de smartphones ou carros eléctricos. Na tabela periódica, estas “preciosidades” posicionam-se na segunda linha a partir da parte inferior, indo do elemento com o lantânio ao lutécio, abrangendo ainda o escândio o ítrio (39).

Os elementos que constituem o grupo das terras raras foram inicialmente isolados sob a forma de óxidos, recebendo então a designação de “terras”, à época a denominação genérica dada aos óxidos da maioria dos elementos metálicos. Por apresentarem propriedades muito similares e por serem de difícil separação, foram considerados “raros” – tendo daí resultado a denominação terras raras, ainda hoje utilizada.

“A nossa equipa previu que o espectro deste planeta poderia funcionar bem, ser um tesouro onde pode ser possível detectar uma infinidade de compostos que não foram observados na atmosfera de qualquer outro planeta até então”, afirmou Jens Hoeijmakers, do CSH), outro dos autores do estudo.

“Com mais observações, muitos mais elementos podem ser descobertos utilizando a mesma técnica na atmosfera deste planeta no futuro, e talvez também possamos encontrar estes elementos noutros planetas com temperaturas igualmente altas”, completou.

Heng completa, considerando que a descoberta pode ser importante para várias áreas científicas, entre as quais a Astrobiologia. “As possibilidades de um dia encontrarmos as chamadas bio-assinaturas, ou seja, sinais de vida, num exoplaneta, recorrendo às mesmas técnicas, são boas (…) Em última análise, queremos usar a nossa pesquisa para entender a origem e o desenvolvimento do Sistema Solar, bem como a origem da vida”, rematou.

SA, ZAP //

Por SA
20 Maio, 2019

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