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Planeta Gigante de Trânsito Com uma Temperatura entre 250K e 430K: Um Júpiter Temperado

Dos mais de 400 exoplanetas conhecidos, aproximadamente 70 deles transitam sua estrela central numa situação que permite derivar seus parâmetros básicos  e investigar suas atmosferas. Alguns dos planetas de curto período, incluindo o primeiro exoplaneta terrestre (CoRoT-7b) têm sido descobertos usando uma missão espacial especialmente desenhada para encontrar planetas menores e mais distantes do que aqueles encontrados por telescópios na Terra. Na revista Nature de 18 de Março de 2010, uma equipe de autores incluindo o brasileiro Sylvio Ferraz Mello do Instituto Astronômico e Geofísico da USP, relataram as observações feitas do exoplaneta denominado CoRoT-9b, que possui uma órbita com período de 95.274 dias e uma baixa excentricidade de 0.11 ao redor de uma estrela parecida com o Sol. O seu periastro de 0.36 unidades astronômicas é o maior de todos os planetas que transitam estrelas desse tipo, isso faz com que a sua temperatura fotosférica seja moderada, e foi estimada entre 250K e 430K. Diferente dos outros planetas de trânsito o tamanho atual do CoRoT-9b não deve ter sido afetado pelo processo de dissipação de calor devido a forças de maré. Claramente o planeta encontrado pode ser bem descrito pelos modelos de evolução padrão com uma composição interior inferida sendo consistente com o que é encontrado em Júpiter e Saturno.

Impressão artística so satélite responsável pelo projeto CoRoT da ESA.

A missão CoRoT da Agência Espacial Européia, observou a estrela hospedeira do CoRoT-9 por 145 dias começando em 15 de abril de 2008 na janela alvo E1_0651 do campo de busca LRc02 na constelação de Cauda da Serpente. Dois eventos de trânsito foram detectados pelo fotômetro tricolor do CoRoT o primeiro em 16 de Maio de 2008. Um modelo foi ajustado ao primeiro evento de trânsito indicando um planeta do tamanho de Júpiter  em um trânsito equatorial . Alertados pelo evento, dois espectros do CoRoT-9 foram obtidos com o espectrógrafo SOPHIE em 5 e 25 de Agosto de 2008, mostrando diferenças nas velocidades entre as duas épocas indicando compatibilidade com um planeta gigante. Observações na Terra feitas em 1 de Junho de 2009 com o telescópio de 1 m de Israel e com o IAC de 80 cm em Tenerife, confirmaram o evento original. E estudos feitos com o espectrógrafo HARPS entre 21 de Setembro de 2008 e 20 de Setembro de 2009 verificaram que o tamanho era realmente do tamanho de Júpiter, com uma órbita moderadamente excêntrica.

Impressão artística de um planeta em trânsito na frente de uma estrela.

Para estudar a fundo o planeta, uma caracterização completa foi necessária. Para isso os pesquisadores utilizaram as mais modernas técnicas e os mais modernos equipamentos disponíveis. Foi também possível com as medidas definir todas as principais características da estrela hospedeira do planeta. Todos os parâmetros medidos e identificados estão descritos na tabela aqui reproduzida retirada do artigo original dos autores na revista Nature. Alguns pontos importantes dessa caracterização são relatados pelos autores. O aquecimento devido aos efeitos de maré é esperado que tenha um papel insignificante  na evolução do planeta. A razão da taxa de energia proveniente da circulação de maré para essa insolação é 30 vezes mais baixa ara o CoRoT-9b do que para o HD80606b e no mínimo 1000 vezes mais baixa do que todos os planetas de trânsito. A perda de massa é a mais baixa entre os planetas gasosos gigantes conhecidos de modo que não afetou o planeta de maneira significante desde a sua origem. O CoRoT-9b tem uma distância de periastro muito maior do que qualquer outro exoplaneta, de modo que restringe muito sua composição , independentemente da hipótese de uma possível perda de energia por meio da inflação de raio. Um modelo de evolução para o CoRoT-9b mostra um bom ajuste para raios entre 0 e 20 massas terrestres de elementos pesados, comparado assim à composição dos gigantes gasosos do sistema solar.

Impressão artística de um planeta semelhante ao CoRoT-9b.

De todos as características do exoplaneta, porém, aquela que chamou  mais atenção foi a temperatura. A temperatura efetiva do CoRoT-9b foi calculada  usando uma aproximação para um corpo negro para a emissão da estrela hospedeira e uma redistribuição uniforme de energia absorvida entre o lado da noite e do dia do planeta. Seguindo as classificações de planetas baseadas na temperatura de acordo com a literatura, os autores identificaram duas possibilidades para o CoRoT-9b. Ele pode estar entre os planetas da classe III com temperaturas > 350K, que possui uma atmosfera clara sem a cobertura de nuvens e com um baixo albedo de 0.09 até 0.12. Com esse albedo, a temperatura do CoRoT-9b poderia variar entre 380K no apoastro e 430K no periastro. O CoRoT-9b pode também pertencer aos planetas da classe II, com temperatura mais baixas entre 250K e 290K possuindo um albedo mais alto de 0.8 a partir da condensação de H2O na troposfera superior.

Tabela com as principais característica do sistema CoRoT-9b extraída do artigo original publicado na Nature de 18 de Março de 2010.

Outra característica importante destacada pelos autores é que o CoRoT-9b é o primeiro planeta de trânsito entre aqueles com longos períodos que não apresentam um caso de extrema excentricidade, que é associada normalmente com extremas mudanças de temperatura. Pelo contrário ele é o primeiro planeta de trânsito que possui suas propriedades gerais coincidentes com os maiores planetas conhecidos, daqueles com longo período e pouca excentricidade orbital, mas os quais só eram conhecidos por pesquisas de sua velocidade radial. Com todos os resultados os autores puderam concluir satisfatoriamente que o CoRoT-9b se mostra com propriedades semelhantes aos gigantes gasosos do sistema solar, com a diferença de apresentar uma temperatura moderada para esse tipo de objeto, podendo ser apelidado de Júpiter temperado.

Gráfico de curva de luz e de modelo ajustado para o CoRoT-9b mostrando o trânsito do planeta em frente a sua estrela. Gráfico original extraído do artigo da Nature de 18 de março de 2010.

Fontes:

http://exoplanet.eu/star.php?st=CoRoT-9

http://www.nature.com/nature/journal/v464/n7287/abs/nature08856.html#a16

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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