Os cientistas catalogaram cerca de 2.000 exoplanetas em torno de estrelas próximas e distantes. Enquanto a maioria destes são gigante e inóspita, a melhoria das técnicas e naves espaciais descobriram mundos cada vez menores. O dia pode em breve vir quando astrofísicos anunciar gêmea de nosso planeta em torno de uma estrela distante.
Mas o tamanho não é suficiente para julgar um globo. Embora a Terra e Vênus são quase idênticos em tamanho, superfície deste último é quente o suficiente para derreter chumbo. Os astrônomos devem reunir informações sobre a atmosfera de um exoplaneta, muitas vezes através da observação de como o planeta dispersa ou absorve a luz de sua estrela-mãe. Mas, para que a informação não é sempre útil - como é o caso com o exoplaneta GJ1214b.
"Quando um exoplaneta passa em frente da sua estrela, a luz pode ser absorvida em alguns comprimentos de onda por moléculas na atmosfera, o que podemos analisar, observando como a luz passa através da atmosfera do planeta", disse Benjamin Charnay, pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Washington Departamento de Astronomia. "Mas para este planeta, quando os pesquisadores olharam anteriormente com o Telescópio Espacial Hubble, que viu quase sem variação com comprimento de onda de luz."
Este "espectro plano" para GJ1214b indicou que algo na atmosfera superior do planeta bloqueou a luz, mantendo os cientistas no escuro a respeito de sua atmosfera. Charnay decidiu computacionalmente modelo que poderia ser a sua atmosfera, com base na temperatura e da composição do planeta. No processo, como ele relata em um novo papel na Astrophysical Journal Letters, ele e seus colaboradores se tornou o primeiro a simular tridimensionais exóticos nuvens na atmosfera de outro mundo.
"É um passo importante na caracterização de exoplanetas", disse Charnay.
GJ1214b foi um dos primeiros exoplanetas "mini-Netuno" descobertas, que são de tamanho intermediário entre a Terra e Netuno.Eles são os menores exoplanetas que podem ser estudadas com a tecnologia existente, e GJ1412b está em uma posição ideal.
"A maioria dos outros mini-Neptunes que foram descobertos estrelas órbita entre 100 e 1.000 anos-luz de distância", disse Charnay."GJ1214b é bastante perto da Terra, apenas 42 anos-luz de distância, e orbita sua estrela em apenas 1,6 dias."
Essa órbita rápida deu aos cientistas a oportunidade de gravar espectro plano do exoplaneta, descartando uma atmosfera de hidrogénio simples, água, dióxido de carbono ou metano. Em vez disso, algo na alta atmosfera estava bloqueando a luz penetre mais para baixo.
"Não poderia ser tanto por nuvens altas na atmosfera ou uma névoa orgânica - como vemos em Titã", disse Charnay.
A sua temperatura atmosférica excede o ponto de ebulição da água. Como resultado, se GJ1214b ostentou nuvens, eles provavelmente seria alguma forma de sal, disse Charnay. Mas tais nuvens deve formar profundo na atmosfera, muito menor do que a altura em que elas são observadas. Charnay modelado como as nuvens poderiam formar na atmosfera mais baixa e, em seguida, subir para a atmosfera superior com circulação suficiente.
Para conseguir isso, Charnay, usou um modelo climático desenvolvido por seu ex-grupo de pesquisa em Paris. Anteriormente, ele usou este modelo para estudar Titã e Terra primitiva, e adaptou-o para GJ1214b.
Charnay correu o modelo de nuvem tridimensional em Hyak supercomputador da UW. Ele mostra como GJ1214b poderia criar, sustentar e levantar nuvens de sal na atmosfera superior, onde eles iriam contribuir para espectro plana do planeta que o Hubble detectou. Seu modelo também faz previsões específicas sobre o efeito que estas nuvens terá sobre o clima do planeta e os tipos de informação que telescópios futuros, como o Telescópio Espacial James Webb, será capaz de recolher.
Charnay seria o próximo gostaria de modelar a outra causa potencial de espectro plano do exoplaneta: névoa fotoquímica, que dá Titan sua atmosfera envolta laranja e Los Angeles sua persistente cúpula do ar poluído.
"Luz divide produtos químicos na atmosfera, criando compostos orgânicos mais complexos que fazem a neblina", disse Charnay.
Charnay vai ter que esperar até o Telescópio Espacial James Webb lança mais tarde nesta década para descobrir qual teoria - nuvens ou neblina - dá GJ1214b um espectro plano. Nesse meio tempo, além de sua busca para simular névoa sobre este exoplaneta, Charnay gostaria de modelar o que a atmosfera era como na Terra antes que a vida evoluiu.
"Mundos como Titan (mostrado no topo da página) e este exoplaneta tem química atmosférica complexo que pode estar mais perto do que a atmosfera primitiva da Terra era como," disse Charnay. "Podemos aprender muito sobre como atmosferas planetárias,como forma nossa de olhar para eles."
O Galaxy diário via Universidade de Washington
Crédito da imagem: NASA
