Usando o Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul (VLT do ESO), os astrônomos descobriram o elemento mais pesado já encontrado em uma atmosfera de exoplanetas – o bário. Eles ficaram surpresos ao descobrir bário em altas altitudes nas atmosferas dos gigantes gasosos ultra-quentes WASP-76 b e WASP-121 b — dois exoplanetas, planetas que orbitam estrelas fora do nosso sistema solar. Essa descoberta inesperada levanta questões sobre como podem ser essas atmosferas exóticas.
“A parte intrigante e contraintuitiva é: por que existe um elemento tão pesado nas camadas superiores da atmosfera desses planetas?” diz Tomás Azevedo Silva, Ph.D. estudante da Universidade do Porto e do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) em Portugal que liderou o estudo publicado hoje na revista Astronomy & Astrophysics.
WASP-76 b e WASP-121 b não são exoplanetas comuns. Ambos são conhecidos como Júpiteres ultra-quentes, pois são comparáveis em tamanho a Júpiter, embora tenham temperaturas de superfície extremamente altas, acima de 1000 ° C. Isso se deve à proximidade de suas estrelas hospedeiras, o que também significa que uma órbita em torno de cada estrela leva apenas um a dois dias. Isso dá a esses planetas características bastante exóticas; em WASP-76 b, por exemplo, os astrônomos suspeitam que chove ferro.
Mas mesmo assim, os cientistas ficaram surpresos ao encontrar bário, que é 2,5 vezes mais pesado que o ferro, nas atmosferas superiores de WASP-76 b e WASP-121 b. “Dada a alta gravidade dos planetas, esperaríamos que elementos pesados como o bário caíssem rapidamente nas camadas mais baixas da atmosfera”, explica o coautor Olivier Demangeon, pesquisador também da Universidade do Porto e IA.
“Esta foi de certa forma uma descoberta ‘acidental'”, diz Azevedo Silva. “Não estávamos esperando ou procurando por bário em particular e tivemos que verificar se isso realmente vinha do planeta, pois nunca havia sido visto em nenhum exoplaneta antes”.
O fato de que o bário foi detectado nas atmosferas desses dois Júpiteres ultra-quentes sugere que essa categoria de planetas pode ser ainda mais estranha do que se pensava anteriormente. Embora ocasionalmente vejamos bário em nossos próprios céus, como a cor verde brilhante dos fogos de artifício, a questão para os cientistas é qual processo natural poderia fazer com que esse elemento pesado estivesse em altitudes tão altas nesses exoplanetas. “No momento, não temos certeza de quais são os mecanismos”, explica Demangeon.
No estudo de atmosferas de exoplanetas, os Júpiteres ultra-quentes são extremamente úteis. Como explica Demangeon, “Sendo gasosas e quentes, suas atmosferas são muito extensas e, portanto, são mais fáceis de observar e estudar do que as de planetas menores ou mais frios”.
Determinar a composição da atmosfera de um exoplaneta requer equipamentos muito especializados. A equipe usou o instrumento ESPRESSO no VLT do ESO no Chile para analisar a luz das estrelas que havia sido filtrada pelas atmosferas de WASP-76 b e WASP-121 b. Isso possibilitou detectar claramente vários elementos neles, incluindo o bário.
Esses novos resultados mostram que apenas arranhamos a superfície dos mistérios dos exoplanetas. Com instrumentos futuros, como o espectrógrafo Echelle de alta dispersão ArmazoNes de alta resolução (ANDES), que operará no próximo Extremely Large Telescope (ELT) do ESO, os astrônomos poderão estudar as atmosferas de exoplanetas grandes e pequenos, incluindo os de planetas rochosos semelhante à Terra, em muito maior profundidade e para reunir mais pistas sobre a natureza desses mundos estranhos.
Esta pesquisa foi apresentada no artigo “Detecção de Bário nas atmosferas de gigantes gasosos ultra-quentes WASP-76b & WASP-121b” que aparecerá em Astronomy & Astrophysics.
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