O brilho de um exoplaneta pode ser causado pela reflexão da luz das estrelas no ferro líquido

Os arco-íris existem em mundos distantes? Muitos fenômenos que ocorrem na Terra – como chuva, furacões e aurora boreal – também ocorrem em outros planetas do nosso sistema solar, se as condições forem adequadas. Agora temos evidências de fora do nosso sistema solar de que um exoplaneta particularmente exótico pode exibir algo próximo a um arco-íris.

Ela aparece no céu na forma de um halo de cores, fenômeno chamado de “glória” que ocorre quando a luz atinge nuvens feitas de matéria homogênea na forma de gotículas esféricas. Esta pode ser a explicação para o mistério relacionado à observação do exoplaneta WASP-76B. Observou-se também que o planeta, um gigante gasoso escaldante exposto a chuvas de ferro derretido, tinha mais luz na sua extremidade oriental (uma linha usada para separar o lado diurno do lado nocturno) do que na sua extremidade ocidental. Por que havia mais luz em um lado do planeta?

Depois de a detectar utilizando o telescópio espacial CHEOPS, e depois combinar isso com observações anteriores do Hubble, Spitzer e TESS, uma equipa de investigadores da Agência Espacial Europeia e da Universidade de Berna, na Suíça, acredita agora que a causa mais provável da luz extra é glória. .

Vendo a luz

Ao longo de três anos, o CHEOPS fez 23 observações do WASP-76B tanto na luz visível como na infravermelha. Estes incluíam Curvas de fasetrânsito e Eclipse secundário. As curvas de fase são observações contínuas que rastreiam a revolução completa de um planeta e mostram mudanças na sua fase ou na parte do seu lado iluminado voltada para o telescópio. O telescópio pode ver mais ou menos deste lado enquanto o planeta orbita a sua estrela. As curvas de fase podem determinar a mudança no brilho geral de um planeta e de uma estrela à medida que o planeta gira.

Um eclipse secundário ocorre quando um planeta passa atrás de sua estrela hospedeira e a eclipsa. A luz vista durante este eclipse pode mais tarde ser comparada com a luz total antes e depois da ocultação para nos dar uma ideia da luz refletida no planeta. Júpiteres quentes como WASP-76B são geralmente observados através de eclipses secundários.

As observações da curva de fase podem continuar enquanto o planeta oculta a sua estrela. Ao observar a curva de fase do WASP-76B, o CHEOPS viu um excesso de luz pré-eclíptica no seu lado noturno. Isso também foi visto na curva de fase do TESS e nas observações do eclipse secundário feitas anteriormente.

O fim do arco-íris?

Uma das vantagens do WASP-76b é que ele é um Júpiter muito quente, então pelo menos seu lado diurno não tem as nuvens e neblina que muitas vezes obscurecem as atmosferas dos Júpiteres quentes e frios. Isso torna a detecção de emissões atmosféricas muito mais fácil. Já notamos uma assimetria no teor de ferro entre o lado do fim do dia e o lado da noite, que foi descoberta em Estudo prévio, tornando o planeta particularmente interessante. Não havia tanto ferro gasoso na atmosfera superior do período diurno em comparação com o período noturno. Isto provavelmente se deve à chuva de ferro no lado diurno do WASP-76b, que então se condensa para formar nuvens de ferro no lado noturno.

As observações do Hubble indicaram que uma inversão térmica – quando o ar perto da superfície do planeta começa a arrefecer – estava a ocorrer no lado noturno. O resfriamento deste lado faria com que o ferro que anteriormente havia se condensado em nuvens chovesse no lado diurno e depois evaporasse com o calor intenso para condensar novamente. Gotículas de ferro líquido podem formar nuvens.

Estas nuvens são cruciais porque a luz da estrela hospedeira, refletida nas gotículas nessas nuvens, pode criar o efeito de glória.

“Explicar a observação com um efeito de glória exigiria gotículas esféricas de aerossol e nuvens de formato esférico altamente reflexivas no hemisfério oriental do planeta”, disseram os pesquisadores em um artigo publicado recentemente na revista Astronomy and Astrophysics.

Glórias extraterrestres já foram vistas antes. Eles também são conhecidos por se formar em nuvens Vênus. Tal como WASP-76b, mais luz pré-eclipse foi observada em Vénus, por isso, embora a glória seja bastante clara para o exoplaneta, observações futuras usando um telescópio mais poderoso poderão ajudar a determinar quão semelhante é o fenómeno em WASP-76 ao existente. em nosso planeta. Vênus. Se coincidirem, esta seria a primeira glória já observada num exoplaneta.

Se pesquisas futuras encontrarem uma maneira concreta de descobrir se isso realmente funciona, esses fenômenos poderão nos dizer mais sobre a composição atmosférica dos exoplanetas, dependendo dos tipos de elementos ou moléculas que a luz reflete. Podem até abrir mão da presença de água, o que pode significar habitabilidade. Embora a suposta glória do WASP-76b não tenha sido provada de forma conclusiva, ele nada mais é do que um arco-íris na escuridão.

Astronomia e Astrofísica, 2024. DOI: 10.1051/0004-6361/202348270