Descoberto vapor de água na atmosfera de exoplaneta semelhante a Neptuno

Uma equipa de astrónomos da NASA está a estudar o exoplaneta HAT-P-26b, um gigante gasoso parecido com Neptuno. O novo estudo, que combinou observações dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, revela que a atmosfera do planeta contém uma quantidade substancial de vapor de água.

Um estudo, que foi publicado na revista Science, concluiu que o distante exoplaneta HAT-P-26b tem uma atmosfera primitiva composta quase inteiramente de hidrogénio e hélio. Localizado a cerca de 437 anos-luz de distância, o HAT-P-26b orbita uma estrela quase duas vezes mais velha do que o Sol.

A análise é um dos estudos mais detalhados, até à data, de um “Neptuno quente”, um planeta do tamanho de Neptuno que orbita perto da sua estrela. Os investigadores determinaram que a atmosfera do HAT-P-26b está relativamente livre de nuvens e tem uma forte assinatura de água. Esta é a melhor medição, até agora, da água num exoplaneta deste tamanho.

A descoberta de uma atmosfera com esta composição, neste exoplaneta, tem implicações para o modo como os cientistas lidam com o nascimento e desenvolvimento dos sistemas planetários. Em comparação com Neptuno e Úrano, os planetas do nosso Sistema Solar com aproximadamente a mesma massa, HAT-P-26b provavelmente formou-se ou mais perto da sua estrela hospedeira ou mais tarde no desenvolvimento do seu sistema planetário, ou ambos.

“Os astrónomos só começaram agora a investigar a atmosfera destes distantes planetas da massa de Neptuno, e quase de imediato encontrámos um exemplo que vai contra a tendência no nosso Sistema Solar,” comenta Hannah Wakeford, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, no estado norte-americano de Maryland.

Para o estudo da atmosfera de HAT-P-26b, os investigadores usaram dados das ocasiões em que o planeta passou em frente da sua estrela-mãe. Durante esse acontecimento, uma fração da luz estelar é filtrada através da atmosfera do exoplaneta, que absorve alguns comprimentos de onda da luz, mas não outros. Ao observarem o modo como as assinaturas da luz estelar mudam como resultado desta filtragem, os cientistas podem descobrir a composição química da atmosfera.

“Ter tanta informação sobre um Neptuno quente é ainda raro, por isso a análise simultânea destes conjuntos de dados é, por si só, uma conquista,” afirma Tiffany Kataria do JPL da NASA em Pasadena, Califórnia, EUA.

Tendo em conta que o estudo forneceu uma medição precisa da água, os investigadores foram capazes de usar essa assinatura para estimar a metalicidade de HAT-P-26b. Os astrónomos calculam a metalicidade, uma indicação de quão rico é o planeta no que toca aos elementos mais pesados que o hidrogénio e hélio, porque lhes dá pistas sobre a formação do planeta.

Para comparar planetas em termos de metalicidade, os cientistas usam o Sol como ponto de referência. Júpiter tem uma metalicidade entre 2 a 5 vezes a do Sol e, em Saturno, esse valor é 10 vezes superior ao do Sol. Estes valores, relativamente baixos, significam que os dois gigantes gasosos são compostos quase inteiramente por hidrogénio e hélio.

Os gigantes gelados Neptuno e Úrano são mais pequenos que os gigantes gasosos anteriores, mas mais ricos em elementos mais pesados, com metalicidades aproximadamente 100 vezes a do Sol. Assim, a tendência é que as metalicidades sejam mais baixas nos planetas maiores.

Os cientistas pensam que isto ocorreu porque à medida que o Sistema Solar estava a ganhar forma, Neptuno e Úrano formaram-se numa região próxima do enorme disco de poeira, gás e detritos que girava em torno do Sol imaturo. Resumindo, Neptuno e Úrano terão sido bombardeados por grandes quantidades de detritos gelados, ricos em elementos pesados. Já Júpiter e Saturno, que se formaram numa parte mais quente do disco, teriam encontrado menos detritos gelados.

Dois planetas para lá do nosso Sistema Solar também encaixam nesta tendência. Um é o planeta com a massa de Neptuno, HAT-P-11b. O outro é WASP-43b, um gigante gasoso duas vezes mais massivo que Júpiter.

Mas Wakeford e colegas descobriram que HAT-P-26b rema contra a maré. Determinaram que a sua metalicidade é apenas 4,8 vezes a do Sol, muito mais perto do valor de Júpiter do que o de Neptuno.

“Esta análise mostra que existe uma diversidade muito maior nas atmosferas destes exoplanetas do que esperávamos, o que está a fornecer informações sobre como os planetas se podem formar e evoluir de forma diferente do que no nosso Sistema Solar,” comenta David Sing da Universidade de Exeter.