Nuvens em um mundo exótico

Astrônomos utilizando dados dos telescópios espaciais Kepler e Spitzer da NASA criaram o primeiro mapa de nuvens de um planeta fora do Sistema Solar, um mundo escaldante, parecido com Júpiter, chamado Kepler-7b. 

O planeta é marcado por altas nuvens no oeste e céu claro no leste. Estudos prévios do Spitzer  resultaram em mapas de temperatura de  planetas orbitando outras estrelas, mas esta é a primeira visão das estruturas de nuvens em um mundo  distante. 

"Observando este planeta com o Spitzer e o Kepler por mais de três anos, pudemos produzir um "mapa" de resulução muito baixa deste planeta gigante gasoso," disse Brice-Olivier Demory do Massachusetts Institute of Technology (MIT) em Cambridge. Demory é o autor principal de um artigo aceito para publicação no Astrophysical Journal Letters. "Nós não esperaríamos ver oceanos ou continentes neste tipo de mundo, mas detectamos uma clara marca refletiva que interpretamos como sendo nuvens." 

O Kepler já descobriu mais de 150 exoplanetas, que são planetas fora do nosso sistema solar, e  Kepler-7b foi um dos primeiros. Os problemas nas suas rodas de reação o impedem de continuar procurando planetas, mas os astrônomos continuam vascuhar cuidadosamente od dados coletados ao longo de quase quatro anos. 

As observações do Kepler em luz visível das fases semelhantes a luas de Kepler-7b levaram à confecção de um mapa rústico do planeta, que mostrou uma mancha brilhante em seu hemisfério oeste. Mas esses dados por si só não foram suficientes para permitir descobrir se a mancha brilhante era proveniente de nuvens ou calor. O Telescópio  Espacial Spitzer  desempenhou um papel importante np esclarecimento desta pergunta. 

Assim como o Kepler, o Spitzer pode fixar seu olhar em um sistema estelar quando um planeta orbita a estrela, reunindo pistas sobre a atmosfera do planeta. A capacidade do Spitzer de detectar luz infravermelha significa que ele pôde medir a temperatura de Kepler-7b, estimando-a entre 1.500 e 1.800 graus Fahrenheit (1.100 e 1.300 Kelvin). Isto é uma temperatura relativamente fria para um planeta que orbita sua estrela tão de perto — dentro de 0,06 unidades astronômicas (uma unidade astronômica representa a distância entre a Terra e o Sol) — e, segundo os astrônomos, frio demais para ser a fonte de luz observada pelo Kepler. Em vez disso, determinaram eles, a luz vinda da estrela do planeta está saindo dos topos de nuvens  localizadas no lado oeste do planeta. 

"Kepler-7b reflete muito mais luz do que a maioria dos planetas gigantes que encontramos, fato que atribuímos às nuvens na atmosfera superior," disse Thomas Barclay, cientista do Kepler no Centro Ames  de Pesquisas da NASA, em Moffett Field, Califórnia. "Ao contrário dos encontrados na Terra, os padrões das nuvens deste planeta não parecem mudar muito com o tempo — ele tem um clima muito estável." 

As descobertas são um passo inicial para o uso de técnicas similares para o estudo de atmosferas de planetas mais parecidos com a Terra em composição e tamanho. 

"Com o Spitzer e o Kepler juntos, temos uma ferramenta de múltiplas frequências de onda para obtermos uma boa visão de planetas situados a distãncias de trilhões de quilômetros," disse Paul Hertz, diretor da   Divisão de Astrofísica da NASA em Washington. "Estamos agora em um ponto da ciência exoplanetária em que vamos além da apenas detectar exoplanetas, que é a emocionante ciência de compreendê-los." 

O Kepler identificava planetas procurando reduções no brilhos da luz de estrelas que ocorrem quando elas são transitadas pelos planetas, ou sua passagem diante de suas estrelas-mães, bloqueando a luz. Esta técnica e outras observações de Kepler-7b haviam revelado anteriormente que ele é um dos menos densos planetas conhecidos: Se ele, de alguma forma, pudesse ser colocado em uma banheira com água, flutuaria. Descobriu-se também que o planeta orbita sua estrela em pouco menos de cinco dias. 

Tradução de Luiz leitão
Astronomers using data from NASA's Kepler and Spitzer space telescopes have created the first cloud map of a planet beyond our solar system, a sizzling, Jupiter-like world known as Kepler-7b. 

The planet is marked by high clouds in the west and clear skies in the east. Previous studies from Spitzer have resulted in temperature maps of planets orbiting other stars, but this is the first look at cloud structures on a distant world. 

"By observing this planet with Spitzer and Kepler for more than three years, we were able to produce a very low-resolution 'map' of this giant, gaseous planet," said Brice-Olivier Demory of Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. Demory is lead author of a paper accepted for publication in the Astrophysical Journal Letters. "We wouldn't expect to see oceans or continents on this type of world, but we detected a clear, reflective signature that we interpreted as clouds." 

Kepler has discovered more than 150 exoplanets, which are planets outside our solar system, and Kepler-7b was one of the first. The telescope's problematic reaction wheels prevent it from hunting planets any more, but astronomers continue to pore over almost four years' worth of collected data. 

Kepler's visible-light observations of Kepler-7b's moon-like phases led to a rough map of the planet that showed a bright spot on its western hemisphere. But these data were not enough on their own to decipher whether the bright spot was coming from clouds or heat. The Spitzer Space Telescope played a crucial role in answering this question. 

Like Kepler, Spitzer can fix its gaze at a star system as a planet orbits around the star, gathering clues about the planet's atmosphere. Spitzer's ability to detect infrared light means it was able to measure Kepler-7b's temperature, estimating it to be between 1,500 and 1,800 degrees Fahrenheit (1,100 and 1,300 Kelvin). This is relatively cool for a planet that orbits so close to its star -- within 0.06 astronomical units (one astronomical unit is the distance from Earth and the sun) -- and, according to astronomers, too cool to be the source of light Kepler observed. Instead, they determined, light from the planet's star is bouncing off cloud tops located on the west side of the planet. 

"Kepler-7b reflects much more light than most giant planets we've found, which we attribute to clouds in the upper atmosphere," said Thomas Barclay, Kepler scientist at NASA's Ames Research Center in Moffett Field, Calif. "Unlike those on Earth, the cloud patterns on this planet do not seem to change much over time -- it has a remarkably stable climate." 

The findings are an early step toward using similar techniques to study the atmospheres of planets more like Earth in composition and size. 

"With Spitzer and Kepler together, we have a multi-wavelength tool for getting a good look at planets that are trillions of miles away," said Paul Hertz, director of NASA's Astrophysics Division in Washington. "We're at a point now in exoplanet science where we are moving beyond just detecting exoplanets, and into the exciting science of understanding them." 

Kepler identified planets by watching for dips in starlight that occur as the planets transit, or pass in front of their stars, blocking the light. This technique and other observations of Kepler-7b previously revealed that it is one of the puffiest planets known: if it could somehow be placed in a tub of water, it would float. The planet was also found to whip around its star in just less than five days.