A estrela falhas que quebra todos os recordes.

Impressão artística de uma anã marrom.  Crédito: NASA / JPL-Caltech

Netunos Mornos e Jupiteres Quentes possuem uma grande variedades de cores.

Os gigantes gasosos mais quentes brilham em uma matriz surpreendente de cores. Uma nova pesquisa sugere que pelo menos alguns deles possuem nuvens com um brilho laranja distintivo, enquanto outros possuem enormes nuvens de poeira que podem brilhar um azul profundo. As diferentes cores vêm de diferentes tipos de nuvens que se formam dependendo do quão quente o planeta é.

Conhecido como Júpiteres quentes, os gigantes de gás maciços que orbitam sua estrela em dias ou mesmo horas não se parecem com nada visto no nosso Sistema Solar. Combinando estudos da nave espacial Spitzer da NASA com as observações iniciais da missão Kepler de caça a planetas, os cientistas notaram algo peculiar. Os planetas mais quentes crescem mais brilhante depois que eles se escondem atrás de sua estrela, enquanto os mais frias ficavam mais brilhantes depois que emergiram do outro lado.

As novas descobertas sugerem que apenas nuvens de sulfeto de manganês, cristais encontrados em rochas terrestres e silicatos, que compõem terra e rochas na Terra, poderiam criar os sinais mais visíveis identificados por Kepler, fornecendo a primeira correlação entre a temperatura de um Júpiter quente coberto de nuvens.

"Na parte da atmosfera, podemos ver também a forte diferença de irradiação entre o dia e a noite", disse Vivien Parmentier, um cientista exoplanetário da Universidade do Arizona, em Toscana. "Isso cria ventos fortes que podem eficientemente suportar o peso das nuvens [e] elas constantemente pairam na atmosfera."

Parmentier e seus colegas simularam a variedade de nuvens que poderiam se formar em Júpiteres quentes no universo. Depois de modelação dos tipos de nuvens que poderiam se formar sob uma variedade de temperaturas, eles descobriram que a luz que flui do planeta baseia-se mais no material que constitui as nuvens do que no tamanho das partículas.

Os mundos mais quentes podem hospedar nuvens de partículas de silicato, comuns nas areias e rochas na Terra, o que daria os seus mundos um aspecto acastanhado. Nuvens de silicatos são comuns em anãs marrons, corpos não tão grandes o suficiente para lançar a fusão do hidrogênio que define as estrelas.

Os mergulhos estranhos dos mundos mais frios poderiam ser explicados por nuvens de sulfeto de manganês. Nem Kepler nem Spitzer observa o mundo em luz visível, de modo que os pesquisadores se baseiam em modelos para determinar por que  sulfeto de manganês se parece laranja para exploradores humanos.

"Nós nunca vimos nuvens de sulfeto de manganês no sistema solar", disse Parmentier. "Na verdade, nós nunca vimos antes, [pelo contrário] nuvens de silicatos são encontradas em anãs marrons". Isso porque a gravidade mais baixa dos Júpiteres quentes significa que eles são melhores em formar nuvens do que as anãs marrons maiores.

De acordo com Parmentier, o azul celeste aparece em mundos onde as nuvens não são muito brilhantes. Como altas temperaturas queimam as nuvens, o céu brilha um azul profundo. Embora o mesmo processo faça com que a cor pareça um tom mais escuro do que o próprio céu da Terra.

As órbitas próximas de Jupiteres quentes mantém uma face voltada permanentemente para sua estrela.  Os movimentos de calor em todo o ambiente - que faz com que o borda de fuga do lado que é dia brilhe - criam os sinais incomuns detectadas pela sonda. À medida que as temperaturas sobem, as nuvens cobrem menos o lado do dia.

"Para os planetas muito quentes, a cor vermelha que aparece no leste é devido à emissão térmica do planeta", disse Parmentier.

"O planeta está brilhando e podemos vê-lo."

A pesquisa foi publicada no The Astrophysical Journal.

Traduzido e adaptado de Astronomy Magazine

Impressão artística de uma anã marrom. Crédito: Joy Pollard / Observatório Gemini / AURA
Os cientistas descobriram fortes evidências para a existência de nuvens de água em uma anã marrom próxima, e é a primeira vez que estes tipos de nuvens foram descobertos fora do nosso Sistema Solar.

A anã marrom em questão é chamada WISE 0855, e é o mais frio objeto conhecido fora do nosso Sistema Solar. Nós não sabemos muito sobre isso ainda, porque é extremamente fraco, mas as descobertas podem nos ajudar a entender mais sobre a composição desses objetos extra-solares, bem como os gigantes gasosos como Júpiter.

"Seria de esperar que um objeto frio tenha nuvens de água, e esta é a melhor prova de que pode acontecer" disse o astrônomo Andrew Skemer da Universidade da Califórnia, Santa Cruz.

WISE 0855 foi descoberto em 2014, e está localizado a apenas 7,2 anos-luz da Terra - relativamente próximo de nós, em termos astronômicos.

Não é nem um planeta, nem uma estrela. Na verdade, as anãs castanhas/marrons são às vezes chamados de "estrelas fracassadas", porque eles estão em algum lugar entre os dois. Elas se formam da mesma forma que as estrelas - a partir de um conglomerado gravitacional de gás e poeira no espaço -, mas elas não têm massa suficiente para provocar ou sustentar as reações nucleares em seus núcleos que fazem as estrelas brilharem.

O que torna o estudo da WISE 0855 ser tão difícil é o fato de que é quase impossível para nós vê-la usando o mérodo convencional da espectroscopia. A fraqueza extrema da anã marrom no espectro infravermelho próximo, e o fato de que ela está a muitos trilhões de quilômetros de distância, faz com que seja quase invisível até mesmo para alguns dos nossos mais poderosos telescópios terrestres.

Com persistência, Skemer e seus colegas pesquisadores descobriram como obter um espectro infravermelho do WISE 0855, usando o telescópio Gemini-Norte, no Havaí, e gravar um comprimento de onda mais amplo (a 5 microns) ao usar espectroscopia convencional na óptica ou comprimentos de onda near-infrared (menos do que 2,5 micron).

"Ela é cinco vezes mais fraca do que qualquer outro objeto detectado com espectroscopia terrestre neste comprimento de onda," disse Skemer. "Agora que temos um espectro, podemos realmente começar a pensar sobre o que está acontecendo neste objeto. Nosso espectro mostra que WISE 0855 é dominada por vapor de água e nuvens, com uma aparência geral que é muito semelhante à de Júpiter."

WISE 0855 tem cinco vezes a massa de Júpiter, mas não é tão fria, com uma temperatura de -23 graus Celsius (-9 graus Fahrenheit), em comparação com o gelado Júpiter (-143 graus Celsius ou -225 graus Fahrenheit).

Mas, apesar das diferenças, os pesquisadores acreditam que WISE 0855 e Júpiter são semelhantes o suficiente para nos ajudar a aprender mais sobre esses tipos de objetos frios dentro e fora do nosso Sistema Solar.

"WISE 0855 é a nossa primeira oportunidade de estudar um objeto com massa-planetária extrasolar que é quase tão frio quanto nossos próprios gigantes gasosos", disse Skemer .

Outra diferença entre WISE 0855 e Júpiter é que os pesquisadores acreditam que Júpiter tem um ambiente mais turbulento. A atmosfera de Júpiter contém uma grande quantidade de fosfina composta, que se forma no interior do planeta e continua a criar novas reações químicas na atmosfera exterior.

Por outro lado, WISE 0855 não mostra um sinal de fosfina forte, o que poderia significar que reações menos atmosféricas estão ocorrendo. Nós não saberemos mais até que novas observações da anã marrom sejam feitas, mas o que é interessante é que, graças ao trabalho feito aqui, estamos agora aprendendo muito mais sobre este corpo frio, que não conseguiu ser estrela, e que se assemelha aos planetas.

"O espectro nos permite investigar propriedades dinâmicas e químicas que têm sido estudadas na atmosfera de Júpiter, mas desta vez em um mundo extra-solar", disse Skemer.

Os resultados devem ser publicados no The Astrophysical Journal Letters .