Poderíamos ter Descoberto uma Exo-Lua?

Concepção artística de um exo-Io vulcânico com extrema perda de massa. A exo-lua oculta é envolta em uma nuvem de gás irradiada brilhando em amarelo alaranjado brilhante, como seria visto com um filtro de sódio. Faixas de nuvens de sódio são vistas seguindo a órbita lunar, possivelmente impulsionada pela magnetosfera do gigante gasoso. Crédito: Universidade de Berna, Ilustração: Thibaut Roger

Uma lua extra-solar rochosa (exo-lua) com lava borbulhante pode orbitar um planeta a 550 anos-luz de distância de nós,  em direção da tênue constelação da Lebre, abaixo da brilhante constelação de Órion. Isso é sugerido por uma equipe internacional de pesquisadores liderada pela Universidade de Berna, com base em previsões teóricas correspondentes a observações. A 'exo-Iua' parece ser uma versão extrema da lua de Júpiter Io.
A lua de Júpiter Io é o corpo mais vulcanicamente ativo em nosso sistema solar. Hoje, há indicações de que uma lua ativa fora do nosso sistema solar, uma exo-Io, poderia estar escondida no sistema de exoplanetas WASP-49b. "Seria um mundo vulcânico perigoso com uma superfície derretida de lava, uma versão lunar da super-terra 55 Cancri-e, que orbita a estrela 55 Cancri, localizada há apenas 41 anos-luz da Terra", diz Apurva Oza, pós-doutorado no Instituto de Física da Universidade de Berna e associado da NCCR PlanetS.  A possível exo-lua orbitaria um quente planeta gigante, que por sua vez passaria uma vez ao redor da estrela hospedeira em menos de três dias.

Gás de sódio como evidência circunstancial

Os astrônomos ainda não descobriram uma lua rochosa além do nosso sistema solar e é com base em evidências circunstanciais que os pesquisadores em Berna concluíram que o exo-Io existe: gás de sódio foi detectado no WASP 49-b, a uma altitude anomalamente alta. "O gás neutro de sódio está tão longe do planeta que é improvável que seja emitido apenas por um vento planetário", diz Oza. Observações de Júpiter e Io em nosso sistema solar, pela equipe internacional, juntamente com cálculos de perda de massa mostram que um exo-Io pode ser uma fonte muito plausível de sódio na WASP 49-b. "O sódio está exatamente onde deveria estar", diz o astrofísico.

As marés mantêm o sistema estável

Já em 2006, Bob Johnson, da Universidade da Virgínia, e o falecido Patrick Huggins, da Universidade de Nova York, EUA, mostraram que grandes quantidades de sódio em um exoplaneta poderiam apontar para uma lua ou anel oculto de material, e há dez anos, pesquisadores da Virginia calcularam que um sistema tão compacto de três corpos: estrela, planeta gigante próximo e lua, pode ser estável por bilhões de anos. Apurva Oza era então estudante na Virgínia e depois de seu Ph.D. em atmosferas de luas em Paris, decidiu pegar os cálculos teóricos desses pesquisadores. Ele agora publica os resultados de seu trabalho em conjunto com Johnson e colegas no Astrophysical Journal.
"As enormes forças de maré nesse sistema são a chave de tudo", explica o astrofísico. A energia liberada pelas marés entre o planeta e sua lua mantém a órbita da lua estável, aquecendo-a simultaneamente e tornando-a vulcanicamente ativa. Em seu trabalho, os pesquisadores foram capazes de mostrar que uma pequena lua rochosa pode ejetar mais sódio e potássio no espaço por esse vulcanismo extremo do que um grande planeta gasoso, especialmente a grandes altitudes. "As linhas de sódio e potássio são tesouros quânticos para os astrônomos, porque são extremamente brilhantes", diz Oza, "as lâmpadas de rua vintage que iluminam nossas ruas com névoa amarela são semelhantes ao gás que estamos detectando nos espectros de uma dúzia de exoplanetas".
Os pesquisadores compararam seus cálculos com essas observações e encontraram cinco sistemas candidatos nos quais uma exo-lua escondida pode sobreviver contra a evaporação térmica destrutiva. Para o WASP 49-b, os dados observados podem ser melhor explicados pela existência de um exo-Io. No entanto, existem outras opções. Por exemplo, o exoplaneta pode estar rodeado por um anel de gás ionizado ou processos não térmicos. "Precisamos encontrar mais pistas", admite Oza. Os pesquisadores estão, portanto, contando com novas observações com instrumentos terrestres e espaciais.

Fonte: PHYS.ORG