Um Exoplaneta Inflado Como um Balão

Embora o hélio seja um elemento raro na Terra, é onipresente no Universo. É, depois do hidrogênio, o principal componente de estrelas e planetas gigantes gasosos. Apesar de sua abundância, o hélio só foi detectado recentemente na atmosfera de um gigante gasoso por uma equipe internacional, incluindo astrônomos da Universidade de Genebra (UNIGE), na Suíça.
A equipe, desta vez liderada por pesquisadores de Genevan, observou em detalhes e pela primeira vez como esse gás escapa da atmosfera superaquecida de um exoplaneta, literalmente inflado com hélio. Os resultados foram publicados na Science.
O hélio é o segundo elemento mais abundante do Universo. Previsto desde 2000 como um dos melhores traçadores possíveis das atmosferas de exoplanetas, planetas orbitando em torno de outras estrelas que não o Sol, levou 18 anos para que os astrônomos realmente o detectassem.
Era difícil de detectar devido à assinatura observacional muito peculiar do hélio, localizado no infravermelho, fora do alcance da maioria dos instrumentos usados ​​anteriormente. A descoberta ocorreu no início deste ano, graças às observações do Telescópio Espacial Hubble, que se mostraram difíceis de interpretar. Membros da equipe do UNIGE, membros do Centro Nacional de Competência em Pesquisa PlanetS, tiveram a ideia de apontar outro telescópio equipado com um novo instrumento - um espectrógrafo chamado Carmenes.


Detectar cores de planetas com o espectrógrafo Carmenes

Um espectrógrafo decompõe a luz de uma estrela em suas cores componentes, como um arco-íris. A resolução de um espectrógrafo é uma medida que indica o número de cores que podem ser reveladas.
Embora o olho humano não consiga distinguir qualquer cor além do vermelho sem uma câmera adaptada, o olho infravermelho do Hubble é capaz de identificar centenas de cores. Isto provou ser suficiente para identificar a assinatura colorida do hélio. O instrumento Carmenes, instalado no telescópio de 4 metros no observatório de Calar Alto, na Andaluzia, Espanha, é capaz de identificar mais de 100.000 cores no infravermelho.
Essa alta resolução espectral permitiu que a equipe observasse a posição e a velocidade dos átomos de hélio na atmosfera superior de um exoplaneta gasoso do tamanho de Netuno, 4 vezes maior que a Terra.
Localizado na direção da constelação de Cisne, à 124 anos-luz de de distância, o HAT-P-11b é um "Netuno quente" (com 550 °C) e vinte vezes mais próximo de sua estrela do que a Terra do Sol. "Nós suspeitamos que essa proximidade com a estrela poderia impactar a atmosfera deste exoplaneta", diz Romain Allart, estudante de doutorado da UNIGE e primeiro autor do estudo. "As novas observações são tão precisas que a atmosfera do exoplaneta é indubitavelmente inflada pela radiação estelar e escapa para o espaço", acrescenta.


Um planeta inflado com hélio

Estas observações são apoiadas por simulação numérica, liderada por Vincent Bourrier, co-autor do estudo e membro do projeto europeu FOUR ACES *. Graças à simulação, é possível rastrear a trajetória dos átomos de hélio: "o hélio é soprado do lado diurno do planeta para o seu lado noturno a mais de 10.000 km/h", explica Vincent Bourrier. "Por ser um gás tão leve, escapa facilmente da atração do planeta e forma uma nuvem estendida ao redor dele". Isso dá ao HAT-P-11b a forma de um balão inflado com hélio.
Este resultado abre uma nova janela para observar as condições atmosféricas extremas que prevalecem nos exoplanetas mais quentes. As observações de Carmenes, há muito pensados ​​apenas a partir do espaço, demonstram que tais estudos podem ser alcançados com maior precisão por telescópios terrestres equipados com o tipo certo de instrumentos.
"Estes são tempos excitantes para a busca de assinaturas atmosféricas em exoplanetas", diz Christophe Lovis, conferencista sênior do UNIGE e co-autor do estudo. De fato, os astrônomos da UNIGE também estão fortemente envolvidos no projeto e exploração de dois novos espectrógrafos infravermelhos de alta resolução, semelhantes a Carmenes. Um deles, chamado SPIRou, acaba de iniciar uma campanha de observação do Havaí, enquanto o Departamento de Astronomia da UNIGE abriga os primeiros testes do NIRPS (Near Infrared Planet Searcher), que será instalado no Chile no final de 2019.
"Esse resultado aumentará o interesse da comunidade científica por esses instrumentos. Seu número e sua distribuição geográfica nos permitirão cobrir todo o céu, em busca de evaporadores de exoplanetas", conclui Lovis.

Fonte: Space Daily via PHYS.ORG