Hélio é o segundo elemento mais abundante no universo, e os cientistas acreditavam que esse elemento seria facilmente encontrado nas atmosferas de exoplanetas orbitando outras estrelas. Acontece, no entanto, que encontrar hélio tem sido muito mais difícil do que o esperado. Mas olhando em um comprimento de onda diferente, os astrônomos descobriram pela primeira vez o hélio em uma atmosfera de um exoplaneta.
Hubble detecta hélio na atmosfera de um exoplaneta pela primeira vez -WASP 107b
Usando o Telescópio Espacial Hubble e analisando o infravermelho, em vez do espectro ultravioleta usual. Uma equipe internacional de cientistas estudou o exoplaneta WASP-107b, a cerca de 200 anos-luz de distância.
A quantidade de hélio detectada na atmosfera do WASP-107b é tão grande que sua atmosfera superior deve se estender por dezenas de milhares de quilômetros até o espaço. Isso também torna a primeira vez que uma atmosfera estendida foi descoberta em comprimentos de onda infravermelhos.
Como sua atmosfera é tão extensa, o planeta está perdendo uma quantidade significativa de seus gases atmosféricos no espaço – entre 0,1-4% da massa total da atmosfera a cada bilhão de anos
“Detectamos uma atmosfera de escape com luz infravermelha, pela primeira vez”, disse Jessica Spake, da Universidade de Exeter. “Estamos ansiosos para estudar muito mais ambientes de fuga com esta nova técnica.”
Spake é o principal autor de um novo estudo, publicado na revista Nature , sobre a descoberta.
A equipe escreveu que, embora os modelos teóricos iniciais previssem que o hélio estivesse entre os elementos mais facilmente detectáveis nas atmosferas dos exoplanetas. Até agora, apenas o hidrogênio e alguns outros elementos com baixa abundância tinham sido identificados em exoplanetas. Os astrônomos dizem que não é que o hélio não esteja lá, apenas foi difícil de detectar.
Detecção do WASP 107b
Estudar as atmosferas de exoplanetas distantes é um desafio, mesmo para o Hubble.
Quando um exoplaneta passa entre sua estrela e a Terra. Uma pequena fração da luz da estrela passa pela atmosfera do planeta, proporcionando um breve vislumbre da composição, espessura e temperatura dos gases que circundam o planeta. A maioria desses gases é visível na luz ultravioleta.
“Até agora, a maioria das atmosferas de exoplanetas que escapavam tinham sido detectadas em comprimentos de onda ultravioleta, usando a linha Lyman-alpha”, explicou Spake. “O único telescópio que pode fazer isso é o Hubble, e é tecnicamente muito desafiador”.
No entanto, a radiação de Lyman-alfa é absorvida pelo meio interestelar as nuvens de material entre as estrelas, de modo que a técnica só funciona para alguns dos sistemas planetários mais próximos.
Mas como a luz infravermelha não é absorvida pelo meio interestelar, Spake e seus colegas usaram sete horas de observação com a Wide Field Camera 3 do Hubble para observar a atmosfera do WASP-107b em infravermelho próximo. O benefício adicional é que átomos de hélio estáveis são mais visíveis na luz infravermelha.
WASP 107b
O WASP-107b é um mundo diferente, do tamanho de Júpiter, que tem uma densidade muito baixa, apenas cerca de 12% da massa de Júpiter. Foi descoberto em 2017 com a ajuda do Wide Angle Search For Planets (WASP), que usa dois telescópios robóticos nas Ilhas Canárias e na África do Sul.
“Este é um dos planetas de densidade mais baixa conhecidos pela ciência”, disse Spake. “Por ser tão pobre em densidade, deve ter um grande envelope de hidrogênio / hélio, e sua abundância de água é consistente com a abundância solar. Estamos muito curiosos sobre exatamente porque a densidade deste planeta é tão baixa ”.
A estrela hospedeira é menor e mais fria que o nosso sol, mas é muito magneticamente ativa. Como o exoplaneta gigante orbita a estrela a cada seis dias, a radiação ultravioleta da estrela energiza a atmosfera do planeta, fazendo com que ela forme uma cauda gasosa.
“Para astrônomos planetários, uma atmosfera de escape rica em elementos pesados é um tesouro cósmico, oferecendo amplas oportunidades científicas para estudar a formação e a evolução planetária”
Fonte:
Materiais fornecidos pelo Centro de Informações da ESA / Hubble
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