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Jun 12, 2023

Astrônomos encontram uma “molécula de termômetro” que só aparece quando um planeta está entre 1.200 e 2.000 Kelvin

Um estudo recente publicado no The Astrophysical Journal Letters examina uma molécula de liga rara conhecida como hidreto de cromo (CrH) e sua primeira confirmação em um exoplaneta, neste caso, WASP-31 b.

Um estudo recente publicado no The Astrophysical Journal Letters examina uma molécula de liga rara conhecida como hidreto de cromo (CrH) e sua primeira confirmação em um exoplaneta, neste caso, WASP-31 b. Tradicionalmente, o CrH só é encontrado em grandes quantidades entre 1.200 e 2.000 graus Kelvin (926,85 a 1.726,85 graus Celsius/1.700 a 3.140 graus Fahrenheit) e é usado para determinar a temperatura de estrelas frias e anãs marrons. Portanto, astrônomos como a Dra. Laura Flagg do Departamento de Astronomia e o Instituto Carl Sagan da Universidade Cornell referem-se ao CrH como um “termômetro para estrelas”.

Para o estudo, os investigadores analisaram o espectro de transmissão do WASP-31 b usando uma combinação de dados de março de 2022 e dados de arquivo de 2017 para verificar se o WASP-31 b possuía CrH na sua atmosfera. A razão pela qual os dados de 2017 foram incluídos neste estudo foi porque inicialmente não foram usados ​​para identificar hidretos metálicos.

“Parte dos nossos dados para este artigo eram dados antigos que estavam no limite do conjunto de dados. Você não teria procurado por isso”, disse o Dr. Flagg, principal autor do estudo.

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Para contextualizar nosso próprio sistema solar, CrH só foi identificado em manchas solares em nosso Sol, com o Dr. Flagg observando que o Sol é muito quente (temperaturas de superfície de aproximadamente 6.000 graus Kelvin (5.726,85 graus Celsius)), e todos os objetos restantes dentro do sistema solar estão abaixo de 1.200 graus Kelvin.

Descoberto em 2010 usando fotometria de trânsito pelo projeto WASP, WASP-31 b está localizado a aproximadamente 1.252 anos-luz da Terra, com um raio pouco mais de 1,5 vezes maior que Júpiter e uma massa pouco menos da metade dele também. Seu período orbital em torno de sua estrela da sequência principal F5V é de 3,4 dias, tornando WASP-31 um “Júpiter quente”. Para contextualizar, nosso Sol é designado como uma estrela de sequência principal do tipo G, com estrelas da sequência principal do tipo F sendo ligeiramente maiores e exibindo temperaturas de superfície ligeiramente mais altas (~6.300 graus Kelvin). O fato de WASP-31 b ser tão frio, apesar de sua estrela-mãe ser mais quente que o nosso Sol, torna esta descoberta ainda mais intrigante.

Flagg é especialista no uso de espectroscopia de alta resolução para identificar e estudar as atmosferas de exoplanetas, ao mesmo tempo que estuda a formação e evolução de exoplanetas orbitando estrelas jovens. A espectroscopia envolve o uso de luz para determinar quais elementos podem estar presentes com base em sua cor no espectro eletromagnético. Para a astronomia, isso significa usar a espectroscopia para estudar as atmosferas dos exoplanetas, medindo a luz da estrela-mãe que passa por ela. No caso de WASP-31 b, a espectroscopia foi usada para medir a luz de sua estrela-mãe para identificar CrH na atmosfera de WASP-31 b.

“A alta resolução espectral significa que temos informações muito precisas sobre o comprimento de onda”, disse o Dr. “Podemos obter milhares de linhas diferentes. Nós os combinamos usando vários métodos estatísticos, usando um modelo – uma ideia aproximada da aparência do espectro – e comparamos com os dados, e combinamos. Se combinar bem, há um sinal. Tentamos todos os modelos diferentes e, neste caso, o modelo de hidreto de cromo produziu um sinal.” Dr. Flagg observa que instrumentos e telescópios sensíveis são necessários para identificar o CrH devido à sua raridade, mesmo na temperatura atual.

Embora a equipe de pesquisa afirme que esta é a primeira detecção confirmada de CrH em um exoplaneta, esta pesquisa se baseia em um estudo de 2021 que relatou a primeira evidência de CrH na atmosfera de WASP-31 b, mas esses pesquisadores não chegaram a chamá-lo de confirmado. descoberta com base em seus dados da época.

Com esta nova confirmação do CrH, a equipe observa que isso poderá abrir portas para o uso de observações de alta resolução no estudo de atmosferas de exoplanetas, chegando ao ponto de dizer que WASP-31 b não será o último exoplaneta onde a presença de CrH será confirmada.