Atmosfera das estrelas permite prever composição de exoplanetas rochosos

Em dois artigos publicados recentemente, os investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) mostram que a abundância relativa de alguns elementos pesados na estrela, como Magnésio (Mg), Silício (Si) e Ferro (Fe), influencia de forma crucial a composição dos exoplanetas rochosos.

O exoplaneta Corot-7b Imagem: Concepção de artista

Em vários artigos publicados anteriormente, sugere-se que a abundância relativa de Fe, Mg e Si medida no Sol é semelhante à presente na Terra, Vénus, Marte e ainda de alguns meteoritos. Assim, no Sistema Solar, a abundância relativa desses elementos na fotosfera do Sol pode ser usada para inferir a composição e estrutura dos planetas rochosos.

A equipa do IA usou espectros de alta resolução, obtidos usando diferentes telescópios, para determinar os parâmetros estelares e as abundâncias de vários elementos, em tres estrelas onde se conhecem exoplanetas rochosos – CoRoT-7, Kepler-10, e Kepler-93.

Os resultados mostraram que, nos exoplanetas analisados e nas suas estrelas-mãe, encontramos o mesmo tipo de relação que foi medida para as composições químicas dos astros do Sistema Solar. 

Para Nuno Cardoso Santos (IA e Universidade do Porto), “os resultados mostram que uma análise detalhada à composição químicas das estrelas com planetas é importante, não só para determinar a arquitectura do sistema planetário, mas também para inferir a estrutura interna, composição e até potencial de habitabilidade de planetas individuais”.

O resultado estabelece que a abundância relativa Mg/Si pode desempenhar um papel importante na estrutura e composição interna de exoplanetas do tipo terrestre. Esta fração é por isso a chave para medir características de exoplanetas, como a massa ou o raio. Como estes elementos são formados no interior de estrelas massivas ou em explosões de supernovas, Vardan Adibekyan (IA e Universidade do Porto) comenta que “a sua abundância relativa depende de quando e onde se formaram na nossa galáxia.”

“É interessante que a maior parte das estrelas com planetas de pequena massa que observámos têm uma abundância relativa Mg/Si maior que a observada na fotosfera do Sol. Mais interessante é este rácio aumentar com o tempo, o que nos leva a concluir que as estrelas-mãe de planetas antigos teriam uma composição diferente da do Sol, e que essas diferenças se devem reflectir na composição e estrutura dos seus planetas rochosos", acrescenta Adibekyan.

A equipa produziu ainda mais um artigo, que já foi submetido para publicação na revista Origins of Life and Evolution of Biospheres, sobre a habitabilidade dos exoplanetas. Este artigo resultou das discussões entre investigadores de diferentes áreas, durante a conferência "Habitability in the Universe: From the Early Earth to Exoplanets", organizada no Porto pelo IA, em Maio deste ano.

“O Universo está cheio de surpresas, e certamente que não há falta de questões interessantes. Mas eu acho que os exoplanetologistas se estão a aproximar cada vez mais da resposta a algumas das questões mais antigas e pertinentes da humanidade: estamos sós no Universo, e qual é o nosso lugar nele?”, sublinha Adibekyan.

Estes estudos terão um impacto significativo na análise dos exoplanetas que serão descobertos por futuras missões, em especial aquelas em que o IA é um dos parceiros, como a CHEOPS e a PLATO-2.0 (ESA).

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço 
Ciência na Imprensa Regional – Ciência Viva

A Nebulosa do Camarão (Gum 56) e como funciona a reciclagem cósmica

Nebulosa gigante GUM 56 Foto: ESO

Parte da nebulosa gigante Gum 56 domina esta imagem, iluminada por estrelas jovens quentes e brilhantes que nasceram no seu interior. Durante milhões de anos formaram-se estrelas a partir do gás desta nebulosa, material que é posteriormente devolvido à maternidade estelar quando as estrelas envelhecidas expelem a sua matéria lentamente para o espaço ou mais dramaticamente sob a forma de explosões de supernovas.

Esta imagem foi obtida pelo telescópio MPG/ESO de 2,2 metros no Observatório de La Silla no Chile, no âmbito do programa Jóias Cósmicas do ESO.

Profundamente embebidos nesta maternidade estelar gigante encontram-se três enxames de estrelas jovens quentes — com apenas alguns milhões de anos de idade — que brilham intensamente no ultravioleta. É a luz destas estrelas que faz com que as nuvens de gás da nebulosa resplandeçam.

A radiação arranca os electrões aos átomos — num processo chamado ionização — e quando estes se recombinam libertam energia sob a forma de luz. Cada elemento químico emite luz em determinada cor e as enormes nuvens de hidrogénio na nebulosa são a causa deste intenso brilho avermelhado.

A Gum 56 — também conhecida por IC 4628 ou Nebulosa do Camarão — retira o seu nome do astrónomo australiano Colin Stanley Gum que, em 1955, publicou um catálogo de regiões H II.

As regiões H II, tal como a Gum 56, são enormes nuvens de densidade baixa, que contêm uma grande quantidade de hidrogénio ionizado. Uma grande parte da ionização na Gum 56 é feita por duas estrelas do tipo O, que são estrelas quentes azuis-esbranquiçadas, também conhecidas por gigantes azuis devido à sua cor.

Este tipo de estrelas é raro no Universo, uma vez que a enorme massa destas gigantes azuis significa que não podem viver durante muito tempo. Após cerca de um milhão de anos apenas, as estrelas colapsam sobre si mesmas e terminam as suas vidas como supernovas, tal como muitas das outras estrelas massivas que se encontram no interior da nebulosa.

Para além de muitas estrelas recém nascidas aninhadas no interior da nebulosa, a região está ainda cheia de gás e poeira suficientes para criar uma geração ainda mais nova de estrelas. As regiões da nebulosa que estão a formar novas estrelas são visíveis na imagem como nuvens densas.

O material que forma estas novas estrelas inclui os restos das estrelas mais massivas da geração anterior, que já terminaram as suas vidas e ejectaram o seu material para o meio circundante sob a forma de explosões de supernovas. Assim, o ciclo de vida e morte das estrelas continua.

Dadas as duas gigantes azuis muito invulgares e a proeminência da nebulosa nos comprimentos de onda do infravermelho e do rádio, é talvez surpreendente que esta região tenha sido até agora comparativamente pouco estudada por astrónomos profissionais.

A Gum 56 tem um diâmetro de cerca de 250 anos-luz, mas apesar do seu enorme tamanho tem sido descurada por observadores visuais devido ao seu fraco brilho e porque a maioria da radiação que emite se situa em comprimentos de onda invisíveis ao olho humano.

A nebulosa está a uma distância de cerca de 6 mil anos-luz de distância da Terra e pode ser encontrada no céu na constelação do Escorpião, onde tem um tamanho projectado de quatro vezes o da Lua Cheia.

Texto e fotos: ESO 

O Observatório do ESO em La Silla, no Chile

O céu de Setembro

Dia 4 - O início do mês de Setembro será a altura mais adequada para a observação de Mercúrio, uma vez que o planeta atinge o seu maior afastamento para leste relativamente ao Sol no dia 4 (distando 27 graus do nosso astro-rei), permitindo-nos vislumbrá-lo ao anoitecer.

Dia 5 - Na madrugada de dia 5, a Lua irá passar a menos de um grau da estrela Aldebarã, o "olho" da constelação do Touro.

Dia 5 - Neste mesmo dia dar-se-á o quarto minguante. Pelas 6 horas da madrugada de dia 10 será possível ver a Lua na vizinhança de Vénus e Marte. Igualmente Júpiter ocupa esta parte do céu, nascendo pelas 7h20. Este planeta só começará a ser bem visível na segunda metade do mês.

Dia 13 - A Lua Nova terá lugar no dia 13. Como esta ocorre muito perto do plano da órbita terrestre (plano da eclíptica), do alinhamento Sol-Lua-Terra resultará um eclipse solar. Mas ao contrário do que sucedeu em Março, este eclipse apenas será parcial e unicamente visível no sul de África e parte da Antárctida.

Dia 15 - No espaço de uma semana podemos apreciar facilmente o movimento da Lua no céu: no dia 15, a Lua situar-se-á a poucos graus de Mercúrio e da Espiga, a estrela mais brilhante da constelação da Virgem.

Dia 18 - Na noite de dia 18, a Lua situar-se-á perto de Saturno, que por esta altura estará perto da constelação da Balança.

Dia 21 - Para finalizar, aquando do quarto crescente de dia 21, o nosso satélite natural já estará junto à constelação do Sagitário.

Céu a sudoeste pelas 21h40 de dia 4. Igualmente é visível a posição da Lua nas noites de dias 15 18 e 21.

 
Dia 23 - Em consequência da rotação da Terra em torno do Sol, pelas 10h21 do dia 23 o eixo de rotação terrestre estará perpendicular à direção Sol-Terra. Esta é uma das duas únicas alturas do ano em que os hemisférios Norte e Sul se encontram igualmente iluminados.

Em Portugal, este momento é chamado de equinócio de Outono pois, a partir deste instante, passamos a ver o Sol abaixo do equador celeste (a projecção nos céus do equador terrestre), o que marca o início do Outono.

Dia 24 - Por volta de dia 24 iremos encontrar Marte perto de Régulo, a estrela mais brilhante da constelação do Leão.

Dia 28- Pelas 4h47 da madrugada de dia 28 terá lugar a Lua Cheia. Como esta ocorre perto do perigeu (altura da maior aproximação da Lua à Terra, que corresponde a cerca de 93% da distância média entre eles) o nosso satélite natural irá parecer ligeiramente maior do que é habitual. Trata-se da penúltima e maior super-Lua deste ano. Tal como terá sucedido aquando da Lua Nova anterior, esta fase da Lua terá lugar muito perto do plano da eclíptica, dando assim origem a um eclipse lunar. Este eclipse será total pois a Lua vai atravessar a região de maior escuridão da sombra da Terra (a umbra). Este eclipse ocorre entre as 2h12 e as 7h22. De notar que o mesmo fenómeno de dispersão de luz na atmosfera responsável pelo nosso céu ser azul, faz com que num eclipse lunar total a Lua receba parte da radiação solar vermelha desviada pela nossa atmosfera, conferindo-lhe assim aquele tom vermelho característico.

Céu a sudeste pelas 7h da madrugada de dia 24. Também é indicada a posição da Lua, Vénus, Marte e Júpiter na madrugada de dia 10.

 
Boas observações!

Fernando J.G. Pinheiro 
 (CITEUC- Centro de Investigação da Terra e do Espaço da Universidade de Coimbra)
in Ciência Viva na Imprensa Regional