Arco-íris do exoplaneta WASP-76b

Cada glória é única, dependendo da composição da atmosfera do planeta e das cores da luz da estrela que o ilumina. WASP-76 (o “sol” de WASP-76b) é uma estrela amarela e branca da sequência principal como o nosso Sol, mas estrelas diferentes criam glórias com cores e padrões diferentes. Crédito: ESA, trabalho realizado pela ATG sob contrato para a ESA. CC BY-SA 3.0 IGO

Pela primeira vez, foram detectados sinais potenciais do “efeito glória” semelhante ao arco-íris num planeta fora do nosso Sistema Solar. Glória são anéis concêntricos coloridos de luz que ocorrem apenas sob condições peculiares.

Dados do sensível satélite de caracterização ExOplanet da ESA, Cheops, juntamente com vários outros satélites da ESA e NASA missões, sugerem que este delicado fenômeno está sendo emitido diretamente para a Terra a partir da atmosfera infernal do gigante gasoso ultraquente WASP-76b, a 637 anos-luz de distância.

Visto frequentemente na Terra, o efeito só foi encontrado uma vez em outro planeta, Vênus. Se confirmada, esta primeira glória extra-solar revelará mais sobre a natureza desta intrigante exoplanetacom lições emocionantes sobre como compreender melhor mundos estranhos e distantes.

Primeira ‘Glória’ no Mundo Distante Infernal?

Dados de Cheops e seus amigos sugerem que entre o calor e a luz insuportáveis ​​da face iluminada pelo sol do exoplaneta WASP-76b e a noite interminável do seu lado escuro, pode estar a primeira “glória” extra-solar. O efeito, semelhante a um arco-íris, ocorre quando a luz é refletida em nuvens compostas por uma substância perfeitamente uniforme, mas até agora desconhecida.

“Há uma razão pela qual nenhuma glória foi vista antes fora do nosso Sistema Solar – requer condições muito peculiares”, explica Olivier Demangeon, astrónomo do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço) em Portugal e autor principal do o estudo.

“Primeiro, você precisa de partículas atmosféricas que sejam quase perfeitamente esféricas, completamente uniformes e estáveis ​​o suficiente para serem observadas por um longo tempo. A estrela próxima do planeta precisa brilhar diretamente para ele, com o observador – aqui Quéops – na orientação correta.”

Glória de Vênus

Composição em cores falsas de uma ‘glória’ vista em Vênus em 24 de julho de 2011. A imagem é composta por três imagens nos comprimentos de onda ultravioleta, visível e infravermelho próximo da Câmera de Monitoramento de Vênus. As imagens foram tiradas com 10 segundos de intervalo e, devido ao movimento da espaçonave, não se sobrepõem perfeitamente. A glória tem 1.200 km de diâmetro, vista da espaçonave, a 6.000 km de distância. Crédito: ESA/MPS/DLR/IDA

Se confirmada, esta primeira glória exoplanetária forneceria uma bela ferramenta para compreender mais sobre o planeta e a estrela que o formou.

“O que é importante ter em mente é a incrível escala do que estamos a testemunhar”, explica Matthew Standing, investigador da ESA que estuda exoplanetas.

“WASP-76b está a várias centenas de anos-luz de distância – um planeta gigante gasoso intensamente quente onde provavelmente chove ferro derretido. Apesar do caos, parece que detectamos sinais potenciais de glória. É um sinal incrivelmente fraco.”

Este resultado demonstra o poder da missão Cheops da ESA para detectar fenómenos subtis e nunca antes vistos em mundos distantes.

Lado noturno do WASP-76b

Esta ilustração mostra uma visão noturna do exoplaneta WASP-76b. O exoplaneta gigante ultraquente tem um lado diurno onde as temperaturas sobem acima de 2.400 graus Celsius, alto o suficiente para vaporizar metais. Os ventos fortes transportam o vapor de ferro para o lado noturno mais frio, onde se condensa em gotículas de ferro. À esquerda da imagem, vemos a fronteira noturna do exoplaneta, onde ele faz a transição do dia para a noite. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Um planeta infernal com membros tortos

WASP-76b é um ultraquente Júpiter-como planeta. Embora seja 10% menos massivo que o nosso primo listrado, tem quase o dobro do seu tamanho. Orbitando firmemente a sua estrela hospedeira doze vezes mais perto do que o chamuscado Mercúrio orbita o nosso Sol, o exoplaneta é “inchado” por radiação intensa.

Desde a sua descoberta em 2013, o WASP-76b tem estado sob intenso escrutínio e surgiu um quadro bizarramente infernal. Um lado do planeta está sempre voltado para o Sol, atingindo temperaturas de 2.400 graus Celsius. Aqui, os elementos que formariam rochas na Terra derretem e evaporam, apenas para se condensarem no lado noturno ligeiramente mais frio, criando nuvens de ferro que pingam chuva de ferro derretido.

Mas os cientistas ficaram intrigados com uma aparente assimetria, ou instabilidade, nos “membros” de WASP-76b – as suas regiões mais exteriores vistas quando passa em frente da sua estrela hospedeira.

Dados de diferentes missões da ESA e da NASA, incluindo TESS, Hubble e Spitzertambém foram analisados ​​neste estudo revelador, mas foi quando o Cheops da ESA e o da NASA TESS trabalharam juntos que indícios do fenômeno da glória começaram a aparecer.

CHEOPS na órbita terrestre

Impressão artística do CHEOPS em órbita acima da Terra. Nesta visão, a tampa do telescópio do satélite está fechada. Crédito: ESA/ATG medialab

Cheops monitorou intensamente o WASP-76b enquanto ele passava na frente e ao redor de sua estrela semelhante ao Sol. Após 23 observações ao longo de três anos, os dados mostraram um aumento surpreendente na quantidade de luz proveniente do “terminador” oriental do planeta – a fronteira onde a noite encontra o dia. Isso permitiu aos cientistas desembaraçar e restringir a origem do sinal.

“Esta é a primeira vez que uma mudança tão acentuada foi detectada no brilho de um exoplaneta, seu ‘curva de fase‘”, explica Olivier.

“Esta descoberta leva-nos a levantar a hipótese de que este brilho inesperado pode ser causado por uma reflexão forte, localizada e anisotrópica (dependente da direção) – o efeito glória.”

Aproveitando a Glória Refletida do WASP-76b

Embora o efeito de glória crie padrões semelhantes aos do arco-íris, os dois não são iguais. Os arco-íris formam-se à medida que a luz solar passa através de um meio com uma certa densidade para um meio com uma densidade diferente – por exemplo, do ar para a água – o que faz com que o seu caminho se dobre (refrate). Diferentes comprimentos de onda são curvados em quantidades diferentes, fazendo com que a luz branca se divida em várias cores e criando o familiar arco redondo de um arco-íris.

Vistas simuladas da Glória em Vênus e na Terra

Vistas simuladas dos fenômenos de glória em Vênus (esquerda) e na Terra (direita), sem considerar quaisquer efeitos de neblina ou brilho de nuvem de fundo. As glórias ocorrem quando a luz solar brilha sobre gotículas de nuvens – partículas de água no caso da Terra e partículas de ácido sulfúrico no caso de Vênus. A principal diferença entre o aparecimento da glória em Vênus e na Terra não é a composição, mas sim o tamanho das partículas. As gotículas de nuvens na Terra têm normalmente entre 10 e 40 milésimos de milímetro de diâmetro, mas em Vênus as gotículas encontradas no topo das nuvens são muito menores, normalmente não mais do que 2 milésimos de milímetro de diâmetro. Por causa disso, as franjas coloridas estão mais distantes do que apareceriam na Terra. Crédito: C. Wilson/P. Lavan

A glória, porém, se forma quando a luz passa entre uma abertura estreita, por exemplo, entre gotículas de água em nuvens ou neblina. Novamente, o caminho da luz é curvado (neste caso, difratado), na maioria das vezes criando anéis concêntricos de cor, com a interferência entre as ondas de luz criando padrões de anéis brilhantes e escuros.

O que significaria a primeira glória distante

A confirmação do efeito glória significaria a presença de nuvens formadas por gotículas perfeitamente esféricas, que duraram pelo menos três anos ou estão sendo constantemente reabastecidas. Para que tais nuvens persistam, a temperatura da atmosfera também precisaria de ser estável ao longo do tempo – uma visão fascinante e detalhada do que poderia estar a acontecer em WASP-76b.

É importante ressaltar que ser capaz de detectar essas maravilhas tão distantes ensinará aos cientistas e engenheiros como detectar outros fenômenos difíceis de ver, mas críticos. Por exemplo, a luz solar refletida em lagos e oceanos líquidos – um requisito para a habitabilidade.

Prova Gloriosa no Horizonte

“São necessárias mais provas para dizer conclusivamente que esta intrigante ‘luz extra’ é uma glória rara,” explica Theresa Lüftinger, Cientista do Projecto para o próximo projecto da ESA. Ariel missão.

“Observações de acompanhamento do instrumento NIRSPEC a bordo do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA poderiam fazer exatamente o trabalho. Ou a próxima missão Ariel da ESA poderá provar a sua presença. Poderíamos até encontrar cores mais gloriosamente reveladoras brilhando em outros exoplanetas.”

Olivier conclui: “Estive envolvido na primeira detecção de luz assimétrica proveniente deste estranho planeta – e desde então tenho estado muito curioso sobre a causa. Demorou um pouco para chegar até aqui, com momentos em que me perguntei – ‘Por que você está insistindo nisso? Talvez seja melhor fazer outra coisa com o seu tempo. Mas quando esta característica apareceu nos dados, foi uma sensação muito especial – uma satisfação particular que não acontece todos os dias.”

Para obter mais informações sobre esta descoberta, consulte “Arco-íris” detectado no exoplaneta que chove ferro derretido.

Referência: “Assimetria na atmosfera do ultraquente Júpiter WASP-76 b” por ODS Demangeon, PE Cubillos, V Singh, TG Wilson, L Carone, A Bekkelien, A Deline, D Ehrenreich, PFL Maxted, B.-O . Demory, T Zingales, Lendl M, Bonfanti A, Sousa SG, Brandeker, Alibert Y, Alonso R, Asquier J, Bárczy T, Barrado D, Barrado Navascues, SCC Barros, W Baumjohann, M, Beck, T. Beck, W. Benz, N. Billot, F. Biondi, L. Borsato, Ch. Broeg, M. Buder, A. Collier Cameron, Sz. Csizmadia, MB Davies, M. Deleuil, L. Delrez, A. Erikson, A. Fortier, L. Fossati, M. Fridlund, D. Gandolfi, M. Gillon, M. Güdel, MN Günther, A. Heitzmann, Ch. Helling, S. Hoyer, KG Isaac, LL Kiss, KWF Lam, J. Laskar, A. Lecavelier des Etangs, D. Magrin, M. Mecina, Ch. Mordasini, V. Nascimbeni, G. Olofsson, R. Ottensamer, I. Pagano, E. Palle, G. Peter, G. Piotto, D. Pollacco, D. Queloz, R. Ragazzoni, N. Rando, H. Rauer, I Ribas, M Rieder, S Salmon, NC Santos, G Scandariato, D Segransan, AE Simon, AMS Smith, M Stalport, Gy. M. Szabó, N. Thomas, S. Udry, V. Van Grootel, J. Venturini, E. Villaver e NA Walton, 5 de abril de 2024, Astronomia e Astrofísica.
DOI: 10.1051/0004-6361/202348270



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