Uma colaboração internacional de astrônomos liderados por um pesquisador do Astrobiology Center e da Queen's University Belfast detectou uma nova assinatura química na atmosfera de um planeta extra-solar - ou seja, um planeta que orbita uma estrela diferente do nosso sol. 

Figura 1: Comparação de nosso sistema solar (parte superior) e o sistema planetário WASP-33 (parte inferior). As distâncias dos planetas no Sistema Solar não estão em escala. WASP-33b está muito mais perto de sua estrela hospedeira do que Mercúrio está do Sol; tem uma temperatura elevada de 2500 graus Celsius devido à radiação extrema de sua estrela hospedeira. Um lado do WASP-33b está constantemente voltado para sua estrela hospedeira, semelhante ao lado da Lua que sempre está voltado para a Terra. Crédito: WP, CC BY-SA 3.0 , Wikimedia Commons (parte superior), Centro de Astrobiologia (parte inferior))

O radical hidroxila (OH) foi encontrado no lado diurno do exoplaneta WASP-33b. Este planeta é o chamado “Júpiter ultraquente", um planeta gigante gasoso orbitando sua estrela hospedeira muito mais perto do que Mercúrio orbita o Sol (Figura 1) e, portanto, atingindo temperaturas atmosféricas de mais de 2500 graus C (quente o suficiente para derreter a maioria dos metais) O pesquisador principal baseado no Centro de Astrobiologia e na Queen's University Belfast, Dr. Stevanus Nugroho, diz: "Esta é a primeira evidência direta de OH na atmosfera de um planeta além do sistema solar.

Na atmosfera terrestre, o OH é produzido principalmente pela reação do vapor d'água com o oxigênio atômico. É chamado 'detergente atmosférico' e desempenha um papel crucial na atmosfera da Terra para purgar gases poluentes que são perigosos para a vida (por exemplo, metano, monóxido de carbono). Em um planeta muito mais quente e maior como o WASP-33b (Figura 2, onde os astrônomos já detectaram sinais de gás de óxido de ferro e titânio), o OH desempenha um papel fundamental na determinação da química da atmosfera por meio de interações com vapor de água e monóxido de carbono. Acredita-se que a maior parte do OH na atmosfera de WASP-33b tenha sido produzida pela destruição do vapor de água devido à temperatura extremamente alta. "Vemos apenas um sinal provisório e fraco do vapor de água em nossos dados, o que apoiaria a ideia de que a água está sendo destruída para formar hidroxila neste ambiente extremo, explica o Dr. Ernst de Mooij da Queen's University Belfast, co-autor deste estudo.

Para fazer esta descoberta, a equipe usou o instrumento InfraRed Doppler (IRD) no telescópio Subaru de 8,2 metros de diâmetro localizado na área do cume do Maunakea no Havaí (cerca de 4.200 m acima do nível do mar). Este novo instrumento pode detectar átomos e moléculas por meio de suas "impressões digitais espectrais", conjuntos exclusivos de recursos de absorção escura sobrepostos ao arco-íris de cores (ou espectro) emitido por estrelas e planetas. À medida que o planeta orbita sua estrela hospedeira, sua velocidade em relação à Terra muda com o tempo. Assim como a sirene de uma ambulância ou o rugido do motor de um carro de corrida parecem mudar de tom enquanto passam por nós, as frequências da luz (ou seja, cor) dessas impressões digitais espectrais mudam com a velocidade do planeta. Isso nos permite separar o sinal do planeta de sua estrela hospedeira brilhante, que normalmente supera tais observações, apesar dos telescópios modernos não serem nem de longe poderosos o suficiente para capturar imagens diretas de tais exoplanetas como 'Júpiter quente'.

Figura 2: Impressão artística de um exoplaneta 'Júpiter ultraquente', WASP-33b. Crédito: Centro de Astrobiologia

"A ciência dos planetas extrasolares é relativamente nova, e um objetivo principal da astronomia moderna é explorar a atmosfera desses planetas em detalhes e, eventualmente, procurar exoplanetas" semelhantes à Terra "- planetas semelhantes aos nossos. Cada nova espécie atmosférica descoberta melhora ainda mais nossa compreensão dos exoplanetas e das técnicas necessárias para estudar suas atmosferas, e nos aproxima desse objetivo", diz a Dra. Neale Gibson, professora assistente do Trinity College Dublin e coautora deste trabalho. A vantagem das capacidades únicas do IRD, os astrônomos foram capazes de detectar o minúsculo sinal da hidroxila na atmosfera do planeta. "O IRD é o melhor instrumento para estudar a atmosfera de um exoplaneta no infravermelho", acrescenta o Prof. Motohide Tamura, um dos os principais investigadores do IRD.

"Essas técnicas de caracterização atmosférica de exoplanetas ainda são aplicáveis apenas a planetas muito quentes, mas gostaríamos de desenvolver instrumentos e técnicas que nos permitam aplicar esses métodos a planetas mais frios e, finalmente, a uma segunda Terra", disse o Dr. Hajime Kawahara, professor assistente da Universidade de Tóquio e co-autor deste trabalho.

O professor Chris Watson (QUB) da Queen's University Belfast, co-autor deste estudo, continua: "Embora WASP-33b possa ser um planeta gigante, essas observações são o ambiente de teste para as instalações de próxima geração, como o Thirty Meter Telescope e o European Extremely Large Telescope em busca de bioassinaturas em mundos menores e potencialmente rochosos, o que pode fornecer pistas para uma das mais antigas questões da humanidade, "Nós estamos sozinhos?"

- Esses resultados foram publicados no Astrophysical Journal Letters em 23 de março de 2021.

Mais informações: Stevanus K. Nugroho et al. First Detection of Hydroxyl Radical Emission from an Exoplanet Atmosphere: High-dispersion Characterization of WASP-33b Using Subaru/IRD, The Astrophysical Journal Letters (2021). DOI: 10.3847/2041-8213/abec71

Fonte: Phys