Astronomos de Universidades dos EUA Detectam Pela Primeira Vez 'Sulfeto de Hidrogênio' em Exoplanetas Gigantes Gasosos Distantes

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Credito: Space Daily

Ilustrativo.

No dia de hoje (13/02), o portal Space Daily noticiou que 'Sulfeto de Hidrogênio' foi detectado por astrônomos da University of California, Los Angeles (UCLA) e da University of California San Diego pela primeira vez em exoplanetas gigantes gasosos distantes.

 

De acordo com a nota do portal, o sulfeto de hidrogênio é o que dá aos ovos podres seu cheiro característico. Mas a descoberta desse gás nas atmosferas de quatro planetas distantes, semelhantes a Júpiter, está chamando atenção por um motivo muito mais agradável: ela resolve o mistério de como alguns gigantes gasosos se formam. A descoberta, feita por astrônomos da University of California, Los Angeles (UCLA) e da University of California San Diego, marca a primeira vez que o sulfeto de hidrogênio foi detectado em um gigante gasoso distante fora do nosso próprio Sistema Solar. Além disso, a técnica utilizada pelos pesquisadores para identificar o gás também deve aprimorar a busca por vida em outros planetas.

 

Gigantes gasosos, como Jupiter e Saturn em nosso próprio Sistema Solar, são planetas grandes compostos principalmente de hélio e/ou hidrogênio ao redor de um núcleo denso — mas enfrentam uma espécie de crise de identidade. Os planetas se formam no disco giratório de poeira e gás ao redor de uma estrela recém-nascida. Se o planeta tiver cerca de 13 vezes a massa de Júpiter, ocorre a fusão de deutério, um processo que dá origem a um objeto semelhante a uma estrela conhecido como anã marrom, que ocupa a fronteira entre planetas e estrelas.

 

No entanto, os astrônomos também identificaram anãs marrons com menos de 13 massas de Júpiter.

 

“A fronteira entre a formação de estrelas e a formação de planetas é bastante difusa nessas faixas intermediárias de massa”, disse o pesquisador de pós-doutorado da UCLA Jerry Xuan, primeiro coautor de um artigo anunciando essas descobertas, publicado na Nature Astronomy. “A definição que diz que uma anã marrom é um objeto com mais de 13 massas de Júpiter é bastante arbitrária. Ela não se baseia no conhecimento de como planetas e estrelas se formam.”

 

Xuan e colegas da UCSD encontraram agora algumas respostas em quatro enormes planetas gigantes gasosos que orbitam uma estrela chamada HR 8799, localizada a aproximadamente 133 anos-luz de distância na constelação de Pegasus. O menor planeta tem cinco vezes a massa de Júpiter, e o maior, dez vezes. Os planetas estão distantes de sua estrela; o mais próximo está 15 vezes mais longe dela do que a Terra está do Sol.

 

“Por muito tempo, ficou meio incerto se esses objetos eram realmente planetas ou anãs marrons”, disse Xuan.

 

A equipe da UCLA e da UCSD utilizou dados espectrais coletados pelo James Webb Space Telescope (JWST) para identificar sulfeto de hidrogênio nas atmosferas dos planetas.

 

Diferentes moléculas aparecem como faixas em diferentes comprimentos de onda de luz nesses dados, permitindo que os cientistas identifiquem com precisão quais elementos estão presentes.

 

Os planetas são cerca de 10.000 vezes menos brilhantes que sua estrela e, para extrair o sinal fraco dos dados do JWST, o primeiro coautor Jean-Baptiste Ruffio, cientista pesquisador da UCSD, desenvolveu novas técnicas de análise de dados. Xuan, bolsista 51 Pegasi b na UCLA, criou modelos atmosféricos detalhados que puderam ser comparados com os espectros do JWST para verificar se o enxofre estava presente.

 

A descoberta do sulfeto de hidrogênio significa que o enxofre foi acrescido, ou acumulado, na forma de matéria sólida a partir de sólidos já presentes no disco ao redor da estrela da qual os planetas nasceram. Esses sólidos foram incorporados durante a formação do planeta e, como o núcleo e a atmosfera dos jovens planetas eram extremamente quentes, os sólidos evaporaram, originando o gás de enxofre presente hoje.

 

“Carbono e oxigênio nesses planetas já haviam sido estudados a partir de observações feitas da Terra, mas não são boas assinaturas de matéria sólida, porque podem vir tanto de gelo ou sólidos no disco quanto de gás”, disse Xuan. “Mas o enxofre é único porque, à distância em que esses planetas estão de sua estrela, ele precisa estar na forma sólida. Não há como esses planetas terem acumulado enxofre na forma gasosa.”

 

A proporção de enxofre para hidrogênio, bem como a de carbono e oxigênio para hidrogênio, é muito maior do que a encontrada na estrela; portanto, a composição dos planetas precisa ser bastante diferente da de sua estrela. O mesmo padrão intrigante de enriquecimento uniforme em elementos pesados também é observado em Júpiter e Saturno.

 

“Não é fácil explicar o enriquecimento uniforme de carbono, oxigênio, enxofre e nitrogênio em Júpiter, mas o fato de estarmos vendo isso em um sistema diferente sugere que há algo universal acontecendo na formação de planetas, que é bastante natural que eles acumulem todos os elementos pesados em proporções quase iguais”, disse Xuan.

 

Ruffio afirmou que HR 8799 é um tanto único porque, até agora, é o único sistema observado diretamente com quatro gigantes gasosos massivos, mas existem outros sistemas conhecidos com um ou dois companheiros ainda maiores cuja formação permanece desconhecida.

 

“Acho que a questão é: quão grande um planeta pode ser?”, disse ele. “Um planeta pode ter 15, 20, 30 vezes a massa de Júpiter e ainda assim ter se formado como um planeta? Onde está a transição entre a formação de planetas e a formação de anãs marrons?”

 

Xuan disse que a pesquisa ajudará na busca por exoplanetas semelhantes à Terra. A técnica aplicada aqui, que permite aos pesquisadores separar visual e espectralmente o planeta da estrela, será útil para estudar exoplanetas a grandes distâncias da Terra com grande nível de detalhe. O método ainda está limitado ao estudo de gigantes gasosos, mas, eventualmente, à medida que os telescópios se tornarem maiores e os instrumentos melhorarem, os cientistas poderão aplicar esse tipo de técnica para estudar planetas semelhantes à Terra, disse Xuan.

 

“Encontrar um análogo da Terra é o santo graal da busca por exoplanetas, mas provavelmente ainda estamos a décadas de alcançar isso”, disse Xuan. “Mas talvez em 20 ou 30 anos consigamos obter o primeiro espectro de um planeta semelhante à Terra e procurar bioassinaturas como oxigênio e ozônio em sua atmosfera.”

 

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