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Primeira deteção de Óxido de Titânio na atmosfera de um exoplaneta
2017 setembro 14

Esquema do trânsito do exoplaneta WASP-19b entre a sua estrela e a Terra. Ao analisar o espectro da estrela, a equipa detetou pequenas quantidades de óxido de titânio, água e vestígios de sódio na atmosfera do WASP-19b, além de uma forte neblina que cobre todo o planeta. Crédito: ESO/M. KornmesserEspectro de transmissão do WASP-19b. Neste espectro podemos ver os picos associados ao Óxido de Titânio (TiO), Água (H2O), Sódio (Na) e à neblina. Crédito: Sedaghat Et al. 2017
Uma equipa internacional1, da qual faz parte Mahmoudreza Oshagh, do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA2)/ Universidade do Porto e do Instituto de Astrofísica da Universidade Georg-August, na Alemanha, detetou pela primeira vez óxido de titânio (TiO) na atmosfera de um exoplaneta. O resultado3 foi hoje publicado na revista Nature.

WASP-19b é um “Júpiter Quente”, um tipo de exoplaneta com massa semelhante à de Júpiter mas que orbita muito próximo da sua estrela, com períodos inferiores a 10 dias (por comparação, Mercúrio demora 88 dias a completar uma órbita em torno do Sol).

Este é o “Júpiter Quente” com o mais curto período orbital descoberto até hoje, com a temperatura do planeta a rondar os 2000º C, devido à quantidade de radiação que recebe da estrela. Como é uma estrela ativa, as manchas na sua superfície podem imitar o trânsito4 de um planeta, mas segundo Oshagh: “Graças ao SOAP, um programa de simulação realística de atividade estelar desenvolvido no IA, foi possível separar o sinal produzido pela atmosfera do planeta, da atividade da própria estela”.

Quando o WASP-19b passa em frente à sua estrela, uma parte da radiação é absorvida pela atmosfera, deixando a sua marca no espectro da estrela. A equipa usou o instrumento FORS2, acoplado ao Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul (ESO), para observar três trânsitos do planeta. A equipa conseguiu assim analisar o espectro da estrela para detetar pequenas quantidades de óxido de titânio, água e vestígios de sódio na atmosfera do WASP-19b, além de uma forte neblina que cobre todo o planeta.

Quando presente na atmosfera de um “Júpiter Quente”, o óxido de titânio funciona como absorvedor de calor. Se existir em grandes quantidades, esta molécula impede o calor de entrar ou escapar da atmosfera, levando a uma inversão térmica, isto é, a atmosfera superior será mais quente que a inferior. A molécula de Ozono (O3) desempenha um papel semelhante na atmosfera da Terra.

Estas informações únicas permitiram inferir a composição química, além das distribuições de temperatura e pressão na atmosfera deste exoplaneta.

“Esta importante descoberta é o resultado de uma renovação do instrumento FORS2, feita exatamente para este efeito,” acrescenta o membro da equipa Henri Boffin (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.”

Novos instrumentos, como o espectrógrafo ESPRESSO5 em que a equipa do IA está fortemente envolvida (e que ficará totalmente funcional em Novembro deste ano), permitirão igualmente realizar estudos sobre atmosferas de exoplanetas com uma precisão nunca antes alcançada.

NOTAS
  1. A equipa é composta por por Elyar Sedaghati (ESO, Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt, Zentrum fur Astronomie und Astrophysik, TU Berlin); Henri M. J. Boffin (ESO); Ryan J. MacDonald, Siddharth Gandhi e Nikku Madhusudhan (Institute of Astronomy, University of Cambridge), Neale P. Gibson (Astrophysics Research Centre, School of Mathematics and Physics, Queens University Belfast), Mahmoudreza Oshagh (Institut für Astrophysik, Georg-August-Universität e Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço); Antonio Claret (Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC); Heike Rauer (Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt, Zentrum fur Astronomie und Astrophysik, TU Berlin)
  2. The Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (Institute of Astrophysics and Space Sciences – IA) is the largest Portuguese research unit in space sciences and integrates researchers from the University of Lisbon and the University of Porto. The institute encompasses most of the field’s national scientific output and it was evaluated as Excellent in the last evaluation from the European Science Foundation (ESF). IA’s activity is funded by national and international funds, including Fundação para a Ciência e a Tecnologia (UID/FIS/04434/2013), POPH/FSE and FEDER through COMPETE 2020.
  3. O artigo “Detection of titanium oxide in the atmosphere of a hot Jupiter” foi publicado hoje na revista Nature.
  4. O Método dos Trânsitos consiste na medição da diminuição da luz de uma estrela, provocada pela passagem de um exoplaneta à frente dessa estrela (algo semelhante a um micro-eclipse). Através de um trânsito é possível determinar apenas o raio do planeta. Este método é complicado de usar, porque exige que o(s) planeta(s) e a estrela estejam exatamente alinhados com a linha de visão do observador. Como exemplo da dificuldade destas observações, seria como medir a pequena diminuição na luz de um candeeiro a 2 km de distância, devido à passagem de um mosquito em frente à lâmpada, e com isso tentar saber o tamanho e a cor das asas do mosquito.
  5. O ESPRESSO (Echelle SPectrogaph for Rocky Exoplanet and Stable Spectroscopic Observations) será um espectrógrafo de alta resolução, a ser instalado no observatório VLT (ESO). Tem por objetivo procurar e detetar planetas parecidos com a Terra, capazes de suportar vida. Para tal, será capaz de detetar variações de velocidade de cerca de 0,3 km/h. Tem ainda por objetivo testar a estabilidade das constantes fundamentais do Universo. O Consórcio responsável pelo desenvolvimento e construção do ESPRESSO é constituído por instituições académicas e científicas de Portugal, Itália, Suíça e Espanha, bem como membros do Observatório Europeu do Sul. Os parceiros portugueses são o IA (Universidade do Porto e Universidade de Lisboa) e a Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa.

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