À medida que o Júpiter ultra-quente KELT-9b passa em frente da sua estrela, os astrônomos têm uma oportunidade excelente para examinar a atmosfera escaldante do planeta.
Nos esforços dos astrônomos para aprender mais sobre os mundos além do Sistema Solar, a atmosfera dos exoplanetas é algo fundamental. Caracterizando a atmosfera dos exoplanetas pode fornecer aos astrônomos ideia sobre a composição e o clima do planeta, sua evolução, e até mesmo, sobre a sua habitabilidade.
Em particular, exoplanetas que transitam suas estrelas fornecem uma oportunidade única. À medida que o planeta passa na frente da estrela, os astrônomos podem brevemente observar a luz da estrela sendo filtrada pela atmosfera do planeta. Explorando o espectro da luz, os astrônomos podem não só identificar a presença de átomos específicos e moléculas na atmosfera do planeta, mas podem aprender mais sobre onde esses átomos estão e como são as propriedades atmosféricas nessas localizações.
O KELT-9b é um mundo extremo. A temperatura no lado diurno do planeta chega na casa dos 4500 K, é o planeta mais quente conhecido, mais quente até mesmo que muitas estrelas. Esse Júpiter ultra-quente, orbita a sua estrela a uma distância de apenas 0.035 UA, num período orbital de apenas 1.5 dias.
A intensa radiação que bombardeia o KELT-9b, pode dissociar as moléculas e ionizar os metais na atmosfera do planeta, e isso pode fazer com que a atmosfera infle formando um envelope de gás hidrogênio ao redor do planeta ao ponto de que o gás quente pode escapar, ou seja, o planeta vai perdendo a sua atmosfera.
Os astrônomos conseguiram explorar as condições extremas da atmosfera do KELT-9b com o espectro transmitido em alta resolução feita com o instrumento CARMENES no telescópio de 3.5 metros de diâmetro de Calar Alto na Espanha.
Os astrônomos encontraram linhas de absorção indicando a presença de cálcio ionizado, Ca II, no espectro atmosférico do Kelt-9b, essa é apenas a segunda vez que se observa Ca II na atmosfera de um Júpiter quente. Eles também encontraram uma linha proeminente de absorção de hidrogênio alfa, indicando a existência de um extenso envelope de hidrogênio ao redor do planeta.
Modelando o espectro que eles obtiveram, os astrônomos foram capaz de identificar a pressão, a altura e a temperatura onde cada linha espectral se forma na atmosfera do planeta. Eles descobriram que as linhas de Ca II se formam numa altura equivalente a 1.32 – 1.40 o raio do planeta. A linha de hidrogênio alfa se forma numa altura muito maior, equivalente a 1.44 vezes o raio do planeta.
Juntas, essas linhas de absorção servem como termômetros atmosféricos, fornecendo um perfil atmosférico do KELT-9b, e dando uma ideia da energia que entra e deixa a atmosfera do planeta.
Esses resultados demonstram o poder dessa técnica, revelando a quantidade sensacional de informações que os astrônomos podem obter através da análise da luz de uma estrela distante sendo filtrada através da atmosfera de um mundo extremo.
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