Nota de Imprensa

Mundo infernal com céu de titânio

O VLT do ESO faz a primeira detecção de óxido de titânio num exoplaneta

13 de Setembro de 2017

Os astrónomos usaram o Very Large Telescope do ESO para detectar pela primeira vez óxido de titânio na atmosfera de um exoplaneta. Esta descoberta feita em torno do planeta do tipo Júpiter quente chamado WASP-19b fez uso do poder do instrumento FORS2, tendo-nos fornecido informação única sobre a composição química e a estrutura de temperatura e pressão na atmosfera deste mundo quente e invulgar. Os resultados são publicados hoje na revista Nature.

Uma equipa de astrónomos liderada por Elyar Sedaghati, um bolseiro do ESO recentemente graduado pela TU Berlin, examinou a atmosfera do exoplaneta WASP-19b com o maior detalhe conseguido até à data. Este planeta notável tem aproximadamente a mesma massa de Júpiter, mas encontra-se tão perto da sua estrela progenitora que completa uma órbita em apenas 19 horas e estima-se que a sua atmosfera tenha uma temperatura de cerca de 2000 graus Celsius.

Quando o WASP-19b passa em frente da sua estrela progenitora, parte da radiação estelar atravessa a atmosfera do planeta, deixando assinaturas subtis na radiação que chega eventualmente à Terra. Ao usar o instrumento FORS2 montado no Very Large Telescope, a equipa conseguiu analisar cuidadosamente esta radiação e deduzir que a atmosfera contém pequenas quantidades de óxido de titânio, água e vestígios de sódio, para além de uma forte neblina global de dispersão.

“A detecção de tais moléculas não é de todo fácil,” explica Elyar Sedaghati, que passou dois anos como estudante do ESO a trabalhar neste projeto. “Para além de dados de qualidade excepcional, precisamos ainda de realizar uma análise muito sofisticada. Usámos um algoritmo que explora muitos milhões de espectros, que cobrem uma grande variedade de composições químicas, temperaturas e propriedades de nuvens ou neblinas, de modo a podermos tirar as nossas conclusões.”

O óxido de titânio é raramente visto na Terra. Sabe-se que existe em atmosferas de estrelas frias. Nas atmosferas de planetas quentes como o WASP-19b, esta molécula atua como um absorvedor de calor. Se estiverem presentes em grandes quantidades, estas moléculas impedem o calor de entrar ou escapar da atmosfera, levando a uma inversão térmica — a temperatura apresenta-se mais elevada na atmosfera superior e mais baixa na inferior, ou seja, o contrário do que acontece numa situação normal. O ozono desempenha um papel semelhante na atmosfera terrestre, causando uma inversão na estratosfera.

“A presença de óxido de titânio na atmosfera de WASP-19b tem efeitos substanciais na estrutura da temperatura atmosférica e na circulação,” explica Ryan MacDonald, outro membro da equipa e astrónomo da Universidade de Cambridge, Reino Unido. ”Conseguir estudar exoplanetas com este nível de detalhe é muito promissor e excitante,” acrescenta Nikku Madhusudhan da Universidade de Cambridge, que supervisionou a interpretação teórica das observações.

Os astrónomos colectaram observações de WASP-19b durante um período de mais de um ano. Ao medir as variações relativas do raio do planeta em diferentes comprimentos de onda da radiação que passa através da atmosfera do exoplaneta e comparando-as aos modelos atmosféricos, os investigadores puderam extrapolar diferentes propriedades, tais como o conteúdo químico da atmosfera do exoplaneta.

Esta nova informação sobre a presença de óxidos de metal, tais como o óxido de titânio e outras substâncias, permitirá uma modelização muito melhor das atmosferas de exoplanetas. Olhando para o futuro, quando os astrónomos conseguirem observar atmosferas de planetas possivelmente habitáveis, estes modelos melhorados dar-nos-ão uma ideia muito melhor de como interpretar tais observações.

“Esta importante descoberta é o resultado de uma renovação do instrumento FORS2, feita exatamente para este efeito,” acrescenta o membro da equipa Henri Boffin do ESO, que liderou o projeto de renovação. “Desde essa altura, o FORS2 tornou-se o melhor instrumento para realizar este tipo de estudos a partir do solo.”

Informações adicionais

Este trabalho foi descrito num artigo científico intitulado “Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter” de Elyar Sedaghati et. al. publicado na revista Nature.

A equipa é composta por Elyar Sedaghati (ESO; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Alemanha; e TU Berlin, Alemanha), Henri M.J. Boffin (ESO), Ryan J. MacDonald (Cambridge University, RU), Siddharth Gandhi (Cambridge University, RU), Nikku Madhusudhan (Cambridge University, RU), Neale P. Gibson (Queen’s University Belfast, RU), Mahmoudreza Oshagh (Georg-August-Universität Göttingen, Alemanha), Antonio Claret (Instituto de Astrofísica de Andalucía - CSIC, Espanha) e Heike Rauer (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Alemanha e TU Berlin, Alemanha).

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é de longe o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é financiado por 16 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Polónia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça, assim como pelo Chile, o país de acolhimento. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e operação de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera  o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é um parceiro principal no ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. E no Cerro Armazones, próximo do Paranal, o ESO está a construir o European Extremely Large Telescope (E-ELT) de 39 metros, que será “o maior olho do mundo virado para o céu”.

Links

• Artigo científico na Nature
• Fotografias do Very Large Telescope do ESO

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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1729, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.