Alguns Estudos Sobre Os Gigantes Gasosos
Por Felipe Freires
Existem vários estudos interessantes sobre gigantes gasosos, eu explicarei sobre alguns deles e focarei nos estudos sobre a metalicidade e composição destes exoplanetas, e apresentarei a relação com o seu processo de formação. Daniel P. Thorngren et al. explica em seu artigo “The Mass-Metallicity Relation for Giant Planets” que a composição de um gigante gasoso não deve ser idêntica à de sua estrela mãe por causa de alguns fenômenos durante sua formação, como, por exemplo, as migrações que ocorrem no disco protoplanetário. Além disso, os astrônomos especulam que Júpiter tenha um núcleo rochoso com muitas massas terrestres, pois, durante sua formação, houve uma época que ele atraiu muita matéria rochosa e metálica, com base em alguns estudos realizados. Vale ressaltar que existe a possibilidade da rocha/metal ter se “dissolvido” ou de ter acrescentado massa ao núcleo.
São vários os fatores que influenciam na quantidade de metais, como o tempo de formação planetária, o local etc. Júpiter é um planeta que nos dá informações preciosas sobre os gigantes gasosos, mesmo tendo suas particularidades. Para dar continuidade ao assunto, é importante dizer que existem diferenças significativas entre os exoplanetas do tipo “Júpiter quente” e daqueles com temperaturas menores, e o foco central desse artigo será sobre os gigantes gasosos mais “frios”, com temperaturas de equilíbrio menores que 1000 K, recebendo fluxos menores que 2 x 10^8 erg s^(-1) cm^(-2).
Nos modelos computacionais utilizados na exoplanetologia, um dos dados importantes é a idade do planeta, porque a metalicidade é alterada com o passar dos anos e, para terem uma idade estimada, os astrônomos precisam de alguns dados estelares.
Existem alguns modelos que indicam que ter boas massas terrestres em “metais” é uma característica normal que encontramos em alguns gigantes gasosos, tanto que, em planetas como Saturno, a metalicidade é tão alta que muitos elementos pesados estão no “envelope” de hidrogênio e hélio.
Enquanto isso, mais estudos realizados sobre os exoplanetas do tipo “Júpiter quente” são realizados, e com o passar dos anos e a evolução da tecnologia, poderemos obter mais dados, aguardaremos a nova geração de telescópios, como o James Webb e TESS. Este último será responsável por identificar exoplanetas, e conseguirá obter informações como tamanho e tempo para completar uma órbita. O James Webb, trabalhará junto com o Hubble e depois o substituirá, obterá dados importantes sobre os exoplanetas e ele será melhor para estudos atmosféricos. O exoplaneta GJ 1214 b foi estudado pelo Hubble entre 1,1 e 1,7 micrômetros, e com James Webb dará para envolver o intervalo de 1 a 11 micrômetros.
O JWST será um grande telescópio, e eu continuarei este artigo com uma explicação do estudo de alguns astrônomos, cujo nome é “Characterizing transiting exoplanet atmospheres with JWST”. Este artigo demonstra a metodologia e os resultados dos experimentos para testar os espectros do James Webb, e para isso eles elaboraram sistemas.
Para o James Webb ser testado, foram criados 4 sistemas com diferentes planetas, com temperaturas que variam de 500 K a 1500 K e tamanhos de aproximadamente 1,36 vezes o raio de Júpiter que decrescem até 0,19. Júpiteres quentes, Netunos mornos e Superterras são alguns exemplos dos planetas usados no estudo, e existiam planetas com atmosferas de diferentes porcentuais de água, dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano, amônia, gás nitrogênio etc. Ocorreram simulações de observações usando o NIRISS SOSS (entre 1 a 2,5 micrômetros) e os instrumentos NIRCam e MIRI LRS para abranger de 2,5 a 5 e de 5 a 11 micrômetros, respectivamente. O novo telescópio poderá obter informações de alta qualidade, será ótimo no estudo do espectro de emissão de vários planetas e, além disso, para um estudo mais completo sobre planetas com tamanhos inferiores a 2 raios terrestres e temperaturas menores que 700 K, serão precisas estrelas com tipos espectrais superiores a M0V.
REFERÊNCIAS
Daniel P. Thorngren et al., The Mass-Metallicity Relation for Giant Planets. Disponível em: <https://arxiv.org/pdf/1511.07854.pdf>. Acesso em: 21/03/2017.
Thomas P. Greene et al., Characterizing Transiting Exoplanet Atmospheres With JWST. Disponível em: <https://arxiv.org/pdf/1511.05528.pdf>. Acesso em: 22/04/2017.
