Uma equipa internacional de astrónomos liderada por um português descobriu o elemento mais pesado alguma vez encontrado na atmosfera de um exoplaneta. Os investigadores ficaram surpreendidos ao encontrar bário na atmosfera superior de dois exoplanetas, WASP-76b e WASP-121b, gigantes gasosos ultra quentes que orbitam estrelas fora do Sistema Solar.

A descoberta é algo inesperada, levantando questões sobre a composição das atmosferas dos dois exoplanetas considerados pouco vulgares. WASP-76b e WASP-121b são ambos conhecidos como Júpiteres ultra quentes, uma vez que são comparáveis em termos de tamanho a Júpiter, ao mesmo tempo que têm temperaturas de superfície extremamente elevadas, acima dos 1.000º.

“A parte confusa e contraintuitiva é: por que é que existe um elemento tão pesado nas camadas superiores da atmosfera destes planetas?”, diz Tomás Azevedo Silva, estudante de doutoramento da Universidade do Porto e do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), que liderou este estudo publicado hoje na revista da especialidade Astronomy & Astrophysics.

As altas temperaturas devem-se à proximidade com as estrelas progenitoras, o que significa também que completam uma órbita em torno das estrelas em apenas um ou dois dias. Consequentemente, estes planetas apresentam características exóticas: por exemplo, em WASP-76b os astrónomos pensam que chova ferro.

Mas, ainda assim, os cientistas ficaram surpreendidos ao descobrir bário, que é duas vezes e meia mais pesado que o ferro, nas atmosferas superiores de ambos estes exoplanetas. “Dada a elevada gravidade dos planetas, esperaríamos que elementos pesados como o bário caíssem rapidamente nas camadas mais inferiores da atmosfera,” explica um dos co-autores deste trabalho, Olivier Demangeon, também investigador na Universidade do Porto e no IA.

“Tratou-se, de certo modo, de uma descoberta acidental”, disse Tomás Silva. “Não estávamos à espera de algo assim, nem estávamos tão pouco à procura de bário. Tivemos que confirmar que este resultado vinha efetivamente do planeta, uma vez que nunca tinha sido observado bário anteriormente em nenhum exoplaneta.”

O facto do bário ter sido detetado nas atmosferas de ambos estes Júpiteres ultra quentes sugere que este tipo de planetas pode ser ainda mais estranho do que o que pensávamos anteriormente. Apesar de observarmos bário ocasionalmente nos nossos céus, na forma dos verdes brilhantes de fogos de artifício, a questão para os cientistas é que processo natural poderá causar a existência deste elemento pesado a tão elevadas altitudes nestes exoplanetas. ”Até ao momento, não estamos certos de que mecanismos se possam tratar,”refere Demangeon.

No estudo de atmosferas de exoplanetas, objetos ultra quentes do tipo de Júpiter são muitíssimo úteis. “Sendo gasosas e quentes, as suas atmosferas são muito extensas e por isso mais fáceis de observar e estudar do que as de exoplanetas mais pequenos e mais frios.”

Determinar a composição da atmosfera de um exoplaneta requer equipamento muito especializado. A equipa utilizou o instrumento ESPRESSO montado no Very Large Telescope (VLT), no Chile, para analisar a luz das estrelas filtrada pela atmosfera de WASP-76b e de WASP-121b. Deste modo foi possível detetar claramente vários elementos, entre eles bário.

Estes novos resultados mostram que ainda mal abordámos os mistérios dos exoplanetas. Com futuros instrumentos, tais como o espectrógrafo ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph), que será montado no futuro Extremely Large Telescope (ELT), os astrónomos poderão estudar as atmosferas de exoplanetas, tanto grandes como pequenos, incluindo as de planetas rochosos semelhantes à Terra, com muito mais detalhe e juntar mais pistas sobre a natureza destes estranhos mundos.