Uma equipe liderada pela NASA encontrou evidências de que o exoplaneta WASP-18b está envolto em uma estratosfera sufocante carregada com monóxido de carbono e desprovida de água. As descobertas vêm de uma nova análise de observações feitas pelos telescópios espaciais Hubble e Spitzer.

A formação de uma camada estratosférica na atmosfera de um planeta é atribuída a moléculas semelhantes a "filtros solares", que absorvem radiação ultravioleta (UV) e visível proveniente da estrela e, em seguida, liberam essa energia como calor. O novo estudo sugere que o "Júpiter quente" WASP-18b, um planeta massivo que orbita muito perto de sua estrela hospedeira, tem uma composição incomum, e a formação deste mundo pode ter sido bem diferente daquela de Júpiter e dos gigantes gasosos em outros sistemas planetários.

"A composição do WASP-18b desafia todas as expectativas, "disse Kyle Sheppard do Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, autor principal do artigo publicado no Cartas de jornal astrofísico . "Não conhecemos nenhum outro planeta extra-solar onde o monóxido de carbono domine tão completamente a alta atmosfera."

Na terra, ozônio absorve UV na estratosfera, protegendo nosso mundo de muitas radiações nocivas do sol. Para o punhado de exoplanetas com estratosferas, o absorvedor é normalmente considerado uma molécula como o óxido de titânio, um parente próximo do dióxido de titânio, usado na Terra como um pigmento de tinta e ingrediente de protetor solar.

Os pesquisadores analisaram os dados coletados para WASP-18b, localizado a 325 anos-luz da Terra, como parte de uma pesquisa para encontrar exoplanetas com estratosferas. O planeta peso-pesado, que tem a massa de 10 Júpiter, foi observada repetidamente, permitindo que os astrônomos acumulem um tesouro relativamente grande de dados. Este estudo analisou cinco eclipses de dados arquivados do Hubble e dois do Spitzer.

Da luz emitida pela atmosfera do planeta em comprimentos de onda infravermelhos, além da região visível, é possível identificar as impressões digitais espectrais da água e algumas outras moléculas importantes. A análise revelou a impressão digital peculiar de WASP-18b, que não se parece com nenhum exoplaneta examinado até agora. Para determinar quais moléculas têm maior probabilidade de corresponder a ele, a equipe realizou uma ampla modelagem por computador.

"A única explicação consistente para os dados é uma superabundância de monóxido de carbono e muito pouco vapor de água na atmosfera de WASP-18b, além da presença de uma estratosfera, "disse Nikku Madhusudhan, um co-autor do estudo da Universidade de Cambridge, Reino Unido. "Esta rara combinação de fatores abre uma nova janela para a nossa compreensão dos processos físicos e químicos em atmosferas exoplanetárias."

Os resultados indicam que WASP-18b tem monóxido de carbono quente na estratosfera e monóxido de carbono mais frio na camada da atmosfera abaixo, chamada de troposfera. A equipe determinou isso detectando dois tipos de assinaturas de monóxido de carbono, uma assinatura de absorção em um comprimento de onda de cerca de 1,6 micrômetros e uma assinatura de emissão em cerca de 4,5 micrômetros. Esta é a primeira vez que pesquisadores detectaram os dois tipos de impressões digitais para um único tipo de molécula na atmosfera de um exoplaneta.

Em teoria, outro ajuste possível para as observações é o dióxido de carbono, que tem uma impressão digital semelhante. Os pesquisadores descartaram isso porque, se houvesse oxigênio suficiente disponível para formar dióxido de carbono, a atmosfera também deve ter algum vapor de água.

Para produzir as impressões digitais espectrais vistas pela equipe, a atmosfera superior de WASP-18b teria que ser carregada com monóxido de carbono. Comparado com outros Júpiteres quentes, a atmosfera deste planeta provavelmente conteria 300 vezes mais "metais, "ou elementos mais pesados ​​do que hidrogênio e hélio. Esta metalicidade extremamente alta indicaria que WASP-18b pode ter acumulado maiores quantidades de gelo sólido durante sua formação do que Júpiter, sugerindo que pode não ter se formado da maneira que outros Júpiteres quentes se formaram.

"O esperado lançamento do Telescópio Espacial James Webb e de outros observatórios espaciais futuros nos dará a oportunidade de fazer o acompanhamento com instrumentos ainda mais poderosos e de continuar a explorar a incrível variedade de exoplanetas lá fora, "disse Avi Mandell, um cientista exoplaneta em Goddard e o segundo autor do artigo.