HUBBLE MEDE DIRETAMENTE ROTAÇÃO DE "SUPER-JÚPITER"

Usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA, astrónomos mediram a taxa de rotação de um exoplaneta extremo, observando a variação de brilho na sua atmosfera. Esta é a primeira medição da rotação de um exoplaneta massivo usando imagens diretas.

"O resultado é muito emocionante", afirma Daniel Apai da Universidade do Arizona em Tucson, EUA, líder da investigação do Hubble. "Dá-nos uma técnica única para estudar as atmosferas dos exoplanetas e para medir as taxas de rotação."

O planeta, chamado 2M1207b, tem aproximadamente quatro vezes a massa de Júpiter e é apelidado de "super-Júpiter". É companheiro de uma estrela falhada conhecida como anã castanha, orbitando o objeto a uma distância de 8 mil milhões de quilómetros. Em contraste, Júpiter está a aproximadamente 800 milhões de quilómetros do Sol. A anã castanha tem o nome 2M1207. O sistema está situado a 170 anos-luz da Terra.

A estabilidade, alto contraste e alta-resolução das imagens do Hubble permitiram com que os astrónomos medissem com precisão o brilho do planeta à medida que este gira. Os investigadores atribuem a variação de brilho aos complexos padrões de nuvens na atmosfera do planeta. As novas medições do Hubble não só verificam a presença destas nuvens, como também mostram que as camadas de nuvens são irregulares e incolores.

Os astrónomos observaram pela primeira vez este exoplaneta gigante há 10 anos atrás com o Hubble. As observações revelaram que a atmosfera do exoplaneta é quente o suficiente para ter nuvens de "chuva" compostas por silicatos: rocha vaporizada que arrefece para formar partículas minúsculas semelhantes àquelas no fumo dos cigarros. Nas profundezas da atmosfera formam-se gotículas de ferro que caem como chuva, eventualmente evaporando-se à medida que entram nos níveis mais baixos da atmosfera.

"A altitudes mais elevadas, chove vidro, e a altitudes mais baixas, chove ferro," comenta Yifan Zhou da Universidade do Arizona, autor principal do artigo científico. "As temperaturas atmosféricas situam-se entre os 1200 e os 1400 graus Celsius."

O super-Júpiter é tão quente que aparece mais brilhante no infravermelho. Os astrónomos usaram o instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) para analisar o planeta no infravermelho e assim explorar as nuvens do objeto e medir a sua velocidade de rotação. O planeta é quente porque tem apenas 10 milhões de anos e ainda está a contrair e a arrefecer. Em comparação, Júpiter tem cerca de 4,5 mil milhões de anos.

No entanto, o planeta não irá manter estas temperaturas escaldantes. Ao longo dos próximos milhares de milhões de anos, o objeto vai arrefecer e desvanecer dramaticamente. À medida que a sua temperatura diminui, o ferro e as nuvens de silicatos também vão formar-se cada vez mais baixo na atmosfera até que, eventualmente, desaparecem de vista.

Zhou e a sua equipa também determinaram que o super-Júpiter completa uma rotação aproximadamente a cada 10 horas, girando mais ou menos à mesma taxa que Júpiter.

Este super-Júpiter é apenas cinco a sete vezes menos massivo que a sua anã castanha hospedeira. Por outro lado, o nosso Sol é aproximadamente 1000 vezes mais massivo que Júpiter. "Portanto, este é um bom indício de que o sistema 2M1207 que estudámos formou-se de maneira diferente do nosso próprio Sistema Solar," explicou Zhou. Os planetas que orbitam o nosso Sol formaram-se dentro de um disco circumestelar através de acreção. Mas o super-Júpiter e a sua companheira podem ter-se formado no colapso gravitacional de um par de discos separados.

"O nosso estudo demonstra que o Hubble e o seu sucessor, o Telescópio Espacial James Webb da NASA, será capaz de obter mapas de nuvens dos exoplanetas, com base na luz que recebemos deles," acrescenta Apai. De facto, este super-Júpiter é um alvo ideal para o telescópio Webb, um observatório espacial infravermelho com lançamento previsto para 2018. O Webb vai ajudar os astrónomos a melhor determinar a composição atmosférica do exoplaneta e a derivar mapas detalhados da variação de brilho com a nova técnica demonstrada com as observações do Hubble.

Os resultados deste estudo aparecem na edição de 11 de fevereiro da revista The Astrophysical Journal.

Este gráfico mostra mudanças no brilho infravermelho de 2M1207b, pelo Telescópio Espacial Hubble. Ao longo de 10 horas de observação, o planeta mostrou variações no brilho, sugerindo a presença de nuvens que influenciam a quantidade de radiação infravermelha observada à medida que o planeta gira.
Crédito: NASA, ESA, Y. Zhou (Universidade do Arizona) e P. Jeffries (STScI)

Esta é uma impressão de artista do planeta com quatro vezes a massa de Júpiter que orbita a 8 mil milhões de quilómetros de uma anã castanha (o objeto avermelhado no pano de fundo). O planeta está a apenas 170 anos-luz de distância. O nosso Sol é uma estrela de fundo.
Crédito: NASA, ESA e G. Bacon/STScI