Chove ferro num exoplaneta

Num estudo publicado hoje na revista Nature (DOI: 10.1038/s41586-020-2107-1), uma equipa internacional, com forte participação de investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) da Universidade do Porto e da Universidade de Lisboa, conseguiu caracterizar a atmosfera do exoplaneta WASP-76b, tendo detetado o que se julga ser uma chuva de ferro. A deteção só foi possível graças ao poder coletor do Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), combinado com a extraordinária resolução do espectrógrafo ESPRESSO. Este espectrógrafo de alta resolução, instalado no observatório VLT (ESO), foi construído com o objetivo de procurar e detetar planetas parecidos com a Terra, capazes de suportar vida. Para tal, consegue detetar variações de velocidade de cerca de 0,3 km/h. Tem ainda por objetivo testar a estabilidade das constantes fundamentais do Universo.

Para o investigador do IA e professor no Dep. de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (DFA-FCUP) Nuno Cardoso Santos: “O ESPRESSO é o resultado da estratégia do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço na construção de instrumentos para os grandes observatórios do ESO e para as missões espaciais da Agência Espacial Europeia (ESA), que começa agora a dar frutos. Esta estratégia inclui, por exemplo, a recém-lançada missão espacial CHEOPS (ESA) e irá continuar durante os próximos anos com o lançamento do telescópio espacial PLATO (ESA), ou a instalação do espectrógrafo HIRES no maior telescópio da próxima geração, o ELT (ESO).”

Segundo Alexandre Cabral (IA & Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa - FCUL): “O ESPRESSO é neste momento o espectrógrafo mais avançado no estudo de exoplanetas.”, mas o colaborador do IA e cientista do instrumento ESPRESSO no ESO (Chile) Pedro Figueira acrescenta ainda que: ”depressa compreendemos que o notável poder colector do VLT e a estabilidade extrema do ESPRESSO, transformavam este instrumento na máquina perfeita para estudar atmosferas exoplanetárias,”.

Olivier Demangeon (IA & DFA-FCUP) acrescenta ainda que: “o que começou como um estudo clássico do bem conhecido efeito de Rossiter-McLaughlin, acabou numa descoberta incrível, graças à extrema sensibilidade e precisão do ESPRESSO”.

Esta chuva de ferro só é possível porque o WASP-76b, um exoplaneta a cerca de 390 anos-luz de distância da Terra, tem rotação síncrona, isto é, demora tanto tempo a completar uma rotação como a dar uma volta em torno da sua estrela. Desta forma, assim como a Lua em relação à Terra, mostra sempre a mesma face para a estrela.

Isto, em conjunto com a pequena distância que separa o planeta da sua estrela (o WASP-76b dá uma volta à sua estrela a cada 1,8 dias!), faz com que o lado diurno do planeta receba milhares de vezes mais radiação da sua estrela do que a Terra recebe do Sol, tornando-se tão quente que as moléculas se separam em átomos, com os metais, tais como o ferro, a evaporam-se para a atmosfera. Esta diferença de temperatura extrema entre os lados diurno e noturno provoca ventos violentos, que transportam o vapor de ferro do lado diurno ultra quente até ao lado noturno, menos quente.

“As nossas observações evidenciam para que a temperatura do planeta pode subir até aos 2400 ºC do lado de dia, que é suficientemente alta para vaporizar metais como o ferro. Depois os ventos fortes transportam este vapor de ferro para o lado noturno, onde a temperatura é menor, cerca de 1500 ºC e este vapor pode então condensar em gotas de ferro.” Explica o investigador do IA e membro da equipa científica do ESPRESSO Sérgio Sousa.

Este resultado foi obtido em Setembro de 2018, a partir das primeiras observações científicas do ESPRESSO, pelo consórcio responsável pelo desenvolvimento e construção deste espectrógrafo, constituído por instituições académicas e científicas de Portugal, Itália, Suíça e Espanha, bem como membros do Observatório Europeu do Sul. Os parceiros portugueses são o IA (Universidade do Porto e Universidade de Lisboa) e a Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa.
Alexandre Cabral destaca a importância deste instrumento para a posição de Portugal na astronomia europeia e mundial: “Este resultado científico resulta de um trabalho de quase 10 anos a desenhar, integrar e testar um instrumento criado na europa e instalado no observatório do Paranal, em pleno deserto de Atacama, sendo uma clara demonstração da capacidade que a instrumentação em astronomia tem em Portugal.”

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

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