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

 

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3326: Cientistas encontram evidências de que Vénus tem vulcões activos

CIÊNCIA/ESPAÇO

Esta figura mostra o pico vulcânico Idunn Mons (a 46º S, 214,5º E) na área de Imdr Regio de Vénus. A sobreposição colorida mostra os padrões de calor derivados dos dados de brilho da superfície recolhidos pelo instrumento VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) a bordo da sonda Venus Express da ESA.
Crédito: NASA

Uma nova investigação liderada pela USRA (Universities Space Research Association) e publicada na revista Science Advances mostra que os fluxos de lava em Vénus podem ter apenas alguns anos, sugerindo que Vénus pode ainda hoje ser vulcanicamente activo – tornando-o o único planeta no nosso Sistema Solar, além da Terra, com erupções recentes.

“Se Vénus ainda for realmente activo, será um óptimo lugar para visitar a fim de melhor entender o interior dos planetas,” diz o Dr. Justin Filiberto, autor principal do estudo e cientista do LPI (Lunar and Planetary Institute) da USRA. “Por exemplo, poderíamos estudar como os planetas arrefecem e porque é que a Terra e Vénus têm vulcanismo activo, mas Marte não. As missões futuras devem conseguir ver estes fluxos e mudanças à superfície e fornecer evidências concretas da sua actividade.”

As imagens de radar da sonda Magellan da NASA, no início da década de 1990, revelaram que Vénus, o nosso planeta vizinho, é um mundo de vulcões e extensos fluxos de lava. Na década de 2000, o orbitador Vénus Express da ESA lançou nova luz sobre o vulcanismo de Vénus, medindo a quantidade de radiação infravermelha emitida por parte da superfície de Vénus (durante a noite). Estes novos dados permitiram que os cientistas identificassem fluxos de lava “fresca” vs. fluxos de lava alterados à superfície de Vénus. No entanto, até recentemente, as idades das erupções de lava e dos vulcões em Vénus não eram bem conhecidas porque o ritmo de alteração da lava “fresca” não estava bem determinado.

O Dr. Filiberto e colegas recriaram a atmosfera cáustica e quente de Vénus em laboratório para investigar como os minerais venusianos observados reagem e mudam com o tempo. Os seus resultados experimentais mostraram que um mineral abundante no basalto – olivina – reage rapidamente com a atmosfera e em poucas semanas fica revestido com minerais de óxido de ferro – magnetite e hematite. Eles descobriram ainda que as observações desta mudança mineralógica, pela Venus Express, levariam apenas alguns anos a ocorrer. Assim sendo, os novos resultados de Filiberto e co-autores sugerem que estes fluxos de lava em Vénus são muito jovens, o que implicaria que Vénus tem realmente vulcões activos.

Astronomia On-line
7 de Janeiro de 2020

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3306: Pistas para a água perdida de Marte

CIÊNCIA/MARTE

Imagem de uma encosta inclinada obtida pelo rover Curiosity e uma ilustração de moléculas de água pesada, chamada HDO em vez de H2O porque um dos seus átomos de hidrogénio possui uma partícula neutra extra. Observações no infravermelho podem estudar estas partículas que traçam a história da água líquida, porque as moléculas mais pesadas tendem a permanecer mais tempo do que a água líquida normal. As observações do SOFIA revelam que este indicador de água líquida não varia entre as estações marcianas, aproximando os cientistas da quantidade de água líquida que Marte já teve.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/MSSS/SOFIA

Marte pode ser um planeta rochoso, mas não é um mundo hospitaleiro como a Terra. É frio e seco, com uma fina atmosfera que possui significativamente menos oxigénio que a da Terra. Mas Marte provavelmente já teve água líquida, um ingrediente essencial para a vida. O estudo da história da água pode ajudar a descobrir como o Planeta Vermelho perdeu água e quanta água já teve.

“Nós já sabíamos que Marte já foi um lugar húmido,” disse Curtis DeWitt, cientista do Centro de Ciências SOFIA da USRA (Universities Space Research Association). “Mas apenas estudando como a água actual é perdida podemos entender quanto existia no passado distante.”

Parte desta investigação pode ser realizada sem sair da Terra usando o SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy). O maior observatório voador do mundo pode encontrar moléculas e átomos no espaço profundo e em planetas – como análise forense astronómica – porque voa acima de 99% do vapor de água da Terra que bloqueia a radiação infravermelha. Para aprender mais sobre como Marte perdeu a sua água e como o vapor de água moderno pode variar sazonalmente, o SOFIA estudou como o vapor de água evapora de maneira diferente durante duas estações marcianas.

A água também é conhecida pelo seu nome químico H2O porque é composta por dois átomos de hidrogénio e um átomo de oxigénio. Mas com instrumentos especiais, os cientistas podem detectar dois tipos: água normal, H2O, e água pesada (ou deuterada), HDO, que possui uma partícula neutra extra chamada neutrão num dos dois átomos de hidrogénio, tornando-a mais pesada. A água deuterada evapora menos eficientemente do que a água comum, de modo que permanece em mais quantidade à medida que a água líquida evapora. Portanto, o estudo da proporção de água pesada em relação à água normal, que os cientistas chamam de rácio D/H, no vapor de água existente, pode refazer a história da evaporação da água líquida – mesmo que já não exista à superfície. Mas não está claro se esta proporção é afectada por mudanças sazonais no Planeta Vermelho.

Marte tem calotes de gelo nos seus pólos. São compostas por gelo de dióxido de carbono e neve e expandem-se e encolhem com as estações marcianas. À medida que o hemisfério norte do planeta se aproxima do seu solstício de verão, a calote polar diminui com a temperatura quente – fazendo com que parte do gelo evapore e exponha água gelada. A calote polar sul, no entanto, está coberta com dióxido de carbono gelado mesmo durante o verão. Os cientistas não tinham a certeza se essas mudanças sazonais podiam afectar a proporção entre água pesada e a água normal na atmosfera marciana.

As medições anteriores da proporção da água D/H usaram instrumentos diferentes, resultando em medições ligeiramente diferentes ao longo de estações e locais marcianos. Os investigadores usaram o mesmo instrumento do SOFIA, o EXES (Echelon-Cross- Echelle Spectrograph), para obter medições consistentes ao longo de duas estações e locais: o verão no hemisfério norte do planeta e o verão no seu hemisfério sul. Até agora, depois de compararem observações entre os dois hemisférios, não encontraram nenhuma variação sazonal na proporção da água em Marte entre estações e locais. Isto está a ajudar os cientistas a rastrear com mais precisão a história da água em Marte.

“Se pudermos eliminar a dependência sazonal como um factor neste rácio, estaremos um passo mais perto de obter uma resposta sobre a quantidade de água originalmente presente em Marte,” disse DeWitt.

Os resultados foram publicados na revista Astronomy & Astrophysics. Estão em andamento outras observações para monitorizar diferentes estações marcianas. A análise da história e geologia de Marte é importante, pois a NASA está a avançar com planetas para enviar novamente seres humanos à Lua, com o objectivo final de missões tripuladas a Marte.

O SOFIA é um jacto Boeing 747SP modificado para transportar um telescópio de 106 polegadas. É um projecto conjunto da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão, DLR.

Astronomia On-line
3 de Janeiro de 2020

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