Descoberto planeta com nuvens de quartzo. É um “Júpiter quente e inchado”

O planeta tem nanocristais de quartzo na sua atmosfera superior e dá-nos pistas sobre sobre a formação e evolução de nuvens de exoplanetas.

Um estudo recente publicado na revista The Astrophysical Journal Letters usou dados obtidos pelo Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) do Telescópio Espacial James Webb (JWST) para identificar a presença de nanocristais de quartzo na atmosfera superior de WASP-17 b, um exoplaneta cuja massa e raio são aproximadamente 0,78 e 1,87 vezes os de Júpiter, respetivamente, e que está localizado a cerca de 1.324 anos-luz da Terra.

WASP-17 b é classificado como um “Júpiter quente inchado” devido ao seu período orbital de 3,7 dias, o que significa que as temperaturas extremas poderiam causar processos químicos únicos na sua atmosfera, mas os astrónomos ainda ficaram surpreendidos com as descobertas.

“Estávamos entusiasmados!”, disse o David Grant, investigador na Universidade de Bristol, no Reino Unido, e autor principal do estudo. “Sabíamos, através de observações do Hubble, que deveria haver aerossóis – pequenas partículas que compõem nuvens ou neblina – na atmosfera de WASP-17 b, mas não esperávamos que fossem feitos de quartzo.”

O que torna esta descoberta única é que tradicionalmente se encontram exoplanetas com silicatos ricos em magnésio, como piroxeno ou olivina, mas a descoberta de apenas quartzo numa atmosfera de exoplaneta pelo MIRI do JWST poderá fornecer novas perspetivas sobre a formação e evolução de nuvens de exoplanetas e das respetivas atmosferas.

Além disso, enquanto a forma destes cristais de quartzo poderia imitar os encontrados na Terra, o seu tamanho é surpreendentemente diferente, com apenas 10 nanómetros de diâmetro, ou um milionésimo de centímetro.

Para contexto, o cristal de quartzo médio na Terra tem alguns centímetros de diâmetro, com o maior cristal de quartzo documentado a medir 6,1 metros por 1,5 metros por 1,5 metros e a pesar 39.916 quilogramas. Mas como podem tais cristais formar-se na atmosfera de WASP-17 b?

“WASP-17 b é extremamente quente, cerca de 1500 graus Celsius, e a pressão onde eles se formam na atmosfera é apenas cerca de um milésimo da que temos na superfície da Terra”, disse o Dr. Grant. “Nestas condições, cristais sólidos podem formar-se diretamente a partir de gás, sem passar por uma fase líquida primeiro.”

Descoberto em 2009, WASP-17 b é o primeiro exoplaneta encontrado a exibir uma órbita retrógrada, o que significa que orbita na direção oposta à rotação da sua estrela, com um estudo de 2013 a identificar água na sua atmosfera e outro estudo a encontrar sódio. Devido à sua massa ser menor do que a de Júpiter, mas com um volume sete vezes superior, WASP-17 b é atualmente classificado como um dos exoplanetas mais “inchados” já encontrados.

Embora o quartzo tenha sido identificado neste estudo mais recente, a composição atmosférica de WASP-17 b reflete os planetas gigantes gasosos tradicionais que existem tanto dentro como fora do nosso sistema solar, uma vez que é principalmente composto por hidrogénio e hélio.

WASP-17 b também está em bloqueio de maré com a sua estrela-mãe, o que significa que um lado está sempre virado para a estrela. Isto significa que, à medida que as nuvens circulam em torno do planeta, são vaporizadas no lado diurno. No entanto, os astrónomos ainda estão a tentar determinar tanto a quantidade de quartzo na atmosfera como a atividade das nuvens.

“As nuvens estão provavelmente presentes ao longo da transição dia/noite (o terminador), que é a região que as nossas observações sondam”, disse Grant. “Os ventos poderiam estar a mover estas minúsculas partículas vítreas a milhares de quilómetros por hora.”

Como é que estes cristais de quartzo nos vão ensinar sobre a formação e evolução de atmosferas de exoplanetas nos próximos anos e décadas? Só o tempo o dirá, e é por isso que nós fazemos ciência!