ASTRÓNOMOS DETETAM PRIMEIRA ASSINATURA DO RADICAL HIDROXILO NUMA ATMOSFERA PLANETÁRIA 30 de abril de 2021
Comparação do nosso Sistema Solar (topo) e do sistema planetário WASP-33 (baixo). As distâncias dos planetas no Sistema Solar não estão à escala. WASP-33b está muito mais perto da sua estrela hospedeira do que Mercúrio está do Sol; tem uma temperatura escaldante de 2500º C devido à extrema radiação da sua estrela. Um lado de WASP-33b está constantemente virado para a estrela, de modo parecido à Lua que tem sempre a mesma face virada para a Terra.
Crédito: WP (topo), Centro de Astrobiologia (baixo)
Uma colaboração internacional de astrónomos liderados por um investigador do Centro de Astrobiologia (Japão) e da Queen's University de Belfast, que incluem investigadores do Trinity College (Dublin), detetou uma nova assinatura química na atmosfera de um exoplaneta (um planeta que orbita outra estrela que não o nosso Sol).
O radical hidroxilo (OH, também chamado oxidrila) foi descoberto no lado diurno do exoplaneta WASP-33b. Este planeta é chamado um "Júpiter ultraquente", um gigante gasoso que orbita a sua estrela hospedeira muito mais perto do que Mercúrio orbita o Sol e, portanto, atinge temperaturas atmosféricas de mais de 2500º C (quente o suficiente para derreter a maioria dos metais).
O investigador principal, Dr Stevanus Nugroho do Centro de Astrobiologia e da Queen's University de Belfast, disse:
"Esta é a primeira evidência direta de OH na atmosfera de um planeta para lá do Sistema Solar. Mostra não apenas que os astrónomos podem detetar esta molécula em atmosferas exoplanetárias, mas também que podem começar a entender a química detalhada desta população planetária."
Na atmosfera da Terra, o OH é produzido principalmente pela reação do vapor de água com o oxigénio atómico. É um chamado "detergente atmosférico" e desempenha um papel crucial na atmosfera da Terra para purgar gases poluentes que podem ser perigosos para a vida (por exemplo, metano, monóxido de carbono).
Num planeta muito maior e mais quente como WASP-33b, onde os astrónomos já detetaram sinais de ferro e do gás óxido de titânio, o OH desempenha um papel fundamental na determinação da química da atmosfera por meio de interações com o vapor de água e com o monóxido de carbono. Pensa-se que a maioria do OH na atmosfera de WASP-33b tenha sido produzida pela destruição do vapor de água devido à temperatura extremamente alta.
"Vemos apenas um sinal tentador e fraco do vapor de água nos nossos dados, o que apoiaria a ideia de que a água está a ser destruída para formar hidroxilo neste ambiente extremo," explicou o Dr. Ernst de Mooij da Queen's University de Belfast, coautor deste estudo.
Para fazer esta descoberta, a equipa usou o instrumento IRD (InfraRed Doppler) acoplado ao telescópio Subaru de 8,2 metros localizado no cume do Maunakea no Hawaii (a cerca de 4200 m acima do nível do mar). Este novo instrumento pode detetar átomos e moléculas por meio das suas "impressões digitais espectrais", conjuntos únicos de características de absorção escura sobrepostos no arco-íris de cores (ou espectro) que são emitidas por estrelas e planetas.
Conforme o planeta orbita a sua estrela hospedeira, a sua velocidade relativa em relação à Terra muda com o tempo. Assim como a sirene de uma ambulância ou o rugido do motor de um carro de corrida muda de tom enquanto passa por nós, as frequências da luz (por exemplo, a cor) destas impressões digitais espectrais mudam com a velocidade do planeta. Isto permite-nos separar o sinal do planeta da sua brilhante estrela hospedeira, que normalmente ofusca tais observações, apesar dos telescópios modernos não serem nem de longe poderosos o suficiente para capturar imagens diretas destes "Júpiteres quentes".
O Dr. Neale Gibson, professor assistente do Trinity College (Dublin) e coautor do trabalho, explicou: "A ciência dos exoplanetas é relativamente nova e um objetivo principal da astronomia moderna é explorar a atmosfera destes exoplanetas e, eventualmente, procurar exoplanetas parecidos com a Terra. Cada descoberta de novas espécies atmosféricas melhora ainda mais a nossa compreensão dos exoplanetas, as técnicas necessárias para estudar as suas atmosferas e aproxima-nos deste objetivo."
Ao aproveitar as capacidades únicas do IRD, os astrónomos foram capazes de detetar o minúsculo sinal de hidroxilo na atmosfera do planeta. "O IRD é o melhor instrumento para estudar a atmosfera de um exoplaneta no infravermelho," acrescenta o professor Motohide Tamura, um dos investigadores principais do IRD, diretor do Centro de Astrobiologia (Japão) e coautor deste trabalho.
"Estas técnicas de caracterização atmosférica de exoplanetas ainda são aplicáveis apenas a planetas muito quentes, mas gostaríamos de desenvolver instrumentos e técnicas que nos permitem aplicar estes métodos a planetas mais frios e, finalmente, a uma segunda Terra," diz o Dr. Hajime Kawahara, professor assistente da Universidade de Tóquio e coautor deste trabalho.
O professor Chris Watson, da Queen's University de Belfast, coautor do estudo, continua: "Embora WASP-33b possa ser um planeta gigante, estas observações são o ambiente de teste para instalações de próxima geração como o TMT (Thirty Meter Telescope) e o ELT (Extremely Large Telescope) na procura por bioassinaturas em mundos mais pequenos e potencialmente rochosos, o que pode fornecer pistas para uma das questões mais antigas da humanidade: "Estamos sozinhos?"
