HD 209458 b -HD 209458 b

HD 209458b
Comparação de exoplanetas HD 209458 b.png
Comparação de tamanho de HD 209458 b com Júpiter
Descoberta
Descoberto por D. Charbonneau
T. Brown
David Latham
M. Prefeito
G.W. Henry
G. Marcy
Kerry O'Connor
R.P. Butler
S.S. Vogt
Local de descoberta Observatório de Alta Altitude Observatório de
Genebra
Data de descoberta 9 de setembro de 1999
Velocidade radial
Características orbitais
0,04747 UA (7.101.000 km)
Excentricidade 0,014 ± 0,009
3,52474541 ± 0,00000025 d
84,5938898 h
Inclinação 86,1 ± 0,1
2.452.854,825415
± 0,00000025
83
Semi-amplitude 84,26 ± 0,81
Estrela HD 209458
Características físicas
raio médio
1,35 ± 0,05 RJ
Massa 0,71 MJ _
Densidade média
370  kg/m 3 (620  lb/cu jarda )
9,4  m/s 2 (31  pés/s 2 )
0,96 g
Temperatura 1.130 ± 150

HD 209458 b , também apelidado de Osíris em homenagem ao deus egípcio , é um exoplaneta que orbita o análogo solar HD 209458 na constelação de Pégaso , a cerca de 159 anos-luz (49 parsecs ) do Sistema Solar . O raio da órbita do planeta é 0,047  UA (7,0 milhões  de km ; 4,4 milhões  de milhas ), ou um oitavo do raio da órbita de Mercúrio (0,39  UA (36 milhões  de milhas ; 58 milhões  de km )). Este pequeno raio resulta em um ano com 3,5 dias terrestres de duração e uma temperatura superficial estimada de cerca de 1.000  ° C (2.000  ° F ; 1.000  K ). Sua massa é 220 vezes a da Terra (0,69 massas de Júpiter ) e seu volume é cerca de 2,5 vezes maior que o de Júpiter. A alta massa e volume de HD 209458 b indicam que é um gigante gasoso .

HD 209458 b representa uma série de marcos na pesquisa extraplanetária. Foi a primeira de muitas categorias:

  • um planeta extrasolar em trânsito
  • O primeiro planeta detectado por mais de um método
  • um planeta extrasolar conhecido por ter uma atmosfera
  • um planeta extrasolar observado como tendo uma atmosfera de hidrogênio em evaporação
  • um planeta extrasolar encontrado para ter uma atmosfera contendo os elementos oxigênio e carbono
  • um dos dois primeiros planetas extrasolares a serem diretamente observados espectroscopicamente
  • O primeiro gigante gasoso extrasolar a ter sua supertempestade medida
  • o primeiro planeta a ter sua velocidade orbital medida, determinando sua massa diretamente.

Com base na aplicação de modelos teóricos mais recentes , em abril de 2007, acredita-se que seja o primeiro planeta extrassolar encontrado a ter vapor de água em sua atmosfera.

Em julho de 2014, a NASA anunciou a descoberta de atmosferas muito secas em HD 209458 b e dois outros exoplanetas ( HD 189733 b e WASP-12b ) orbitando estrelas semelhantes ao Sol.

Detecção e descoberta

Trânsitos

Estudos espectroscópicos revelaram pela primeira vez a presença de um planeta em torno de HD 209458 em 5 de novembro de 1999. Os astrônomos fizeram medições fotométricas cuidadosas de várias estrelas conhecidas por serem orbitadas por planetas, na esperança de que pudessem observar uma queda no brilho causada pelo trânsito de o planeta na face da estrela. Isso exigiria que a órbita do planeta fosse inclinada de modo que passasse entre a Terra e a estrela, e anteriormente nenhum trânsito havia sido detectado.

Logo após a descoberta, equipes separadas, uma liderada por David Charbonneau , incluindo Timothy Brown e outros, e a outra por Gregory W. Henry , foram capazes de detectar um trânsito do planeta através da superfície da estrela, tornando-o o primeiro extrasolar em trânsito conhecido. planeta. Em 9 e 16 de setembro de 1999, a equipe de Charbonneau mediu uma queda de 1,7% no brilho de HD 209458, atribuída à passagem do planeta pela estrela. Em 8 de novembro, a equipe de Henry observou um trânsito parcial, vendo apenas o ingresso. Inicialmente incerto de seus resultados, o grupo de Henry decidiu apressar seus resultados para publicação depois de ouvir rumores de que Charbonneau havia visto com sucesso um trânsito inteiro em setembro. Os artigos de ambas as equipes foram publicados simultaneamente na mesma edição do Astrophysical Journal . Cada trânsito dura cerca de três horas, durante as quais o planeta cobre cerca de 1,5% da face da estrela.

A estrela foi observada muitas vezes pelo satélite Hipparcos , o que permitiu aos astrônomos calcular o período orbital de HD 209458 b com muita precisão em 3,524736 dias.

espectroscópico

A análise espectroscópica mostrou que o planeta tinha uma massa de cerca de 0,69 vezes a de Júpiter . A ocorrência de trânsitos permitiu aos astrônomos calcular o raio do planeta, o que não havia sido possível para nenhum exoplaneta conhecido anteriormente , e acabou tendo um raio cerca de 35% maior que o de Júpiter. Anteriormente, havia a hipótese de que Júpiteres quentes particularmente próximos de sua estrela-mãe deveriam exibir esse tipo de inflação devido ao intenso aquecimento de sua atmosfera externa. O aquecimento das marés devido à excentricidade de sua órbita, que pode ter sido mais excêntrica na formação, também pode ter desempenhado um papel nos últimos bilhões de anos.

Detecção direta

Em 22 de março de 2005, a NASA divulgou a notícia de que a luz infravermelha do planeta havia sido medida pelo Telescópio Espacial Spitzer , a primeira detecção direta de luz de um planeta extrassolar. Isso foi feito subtraindo a luz constante da estrela-mãe e observando a diferença conforme o planeta transitava na frente da estrela e era eclipsado atrás dela, fornecendo uma medida da luz do próprio planeta. Novas medições desta observação determinaram a temperatura do planeta em pelo menos 750 °C (1.020 K; 1.380 °F). A órbita quase circular de HD 209458 b também foi confirmada.

O trânsito de HD 209458 b.

observação espectral

Em 21 de fevereiro de 2007, a NASA e a Nature divulgaram a notícia de que HD 209458 b foi um dos dois primeiros planetas extrasolares a ter seus espectros observados diretamente, sendo o outro HD 189733 b . Isso foi visto por muito tempo como o primeiro mecanismo pelo qual formas de vida extrassolares, mas não sencientes, poderiam ser procuradas, por meio de influência na atmosfera de um planeta. Um grupo de investigadores liderados por Jeremy Richardson do Goddard Space Flight Center da NASA mediu espectralmente a atmosfera de HD 209458 b na faixa de 7,5 a 13,2 micrômetros . Os resultados desafiaram as expectativas teóricas de várias maneiras. Previa-se que o espectro teria um pico de 10 micrômetros, o que indicaria vapor de água na atmosfera, mas esse pico estava ausente, indicando nenhum vapor de água detectável. Outro pico imprevisto foi observado em 9,65 micrômetros, que os investigadores atribuíram a nuvens de poeira de silicato , um fenômeno não observado anteriormente. Outro pico imprevisto ocorreu em 7,78 micrômetros, para o qual os investigadores não tinham uma explicação. Uma equipe separada liderada por Mark Swain do Jet Propulsion Laboratory reanalisou o Richardson et al. dados, e ainda não haviam publicado seus resultados quando Richardson et al. artigo saiu, mas fez descobertas semelhantes.

Em 23 de junho de 2010, os astrônomos anunciaram que mediram uma supertempestade (com ventos de até 7.000  km/h (2.000  m/s ; 4.000  mph )) pela primeira vez na atmosfera de HD 209458 b. As observações de altíssima precisão feitas pelo Very Large Telescope do ESO e seu poderoso espectrógrafo CRIRES de monóxido de carbono mostram que ele está fluindo a uma velocidade enorme do lado extremamente quente do dia para o lado noturno mais frio do planeta. As observações também permitem outro "primeiro" empolgante - medir a velocidade orbital do próprio exoplaneta, fornecendo uma determinação direta de sua massa.

A partir de 2021, os espectros da atmosfera planetária obtidos por diferentes instrumentos permanecem altamente inconsistentes, indicando atmosfera pobre em metais, temperaturas abaixo do equilíbrio do corpo negro ou desequilíbrio químico da atmosfera.

Rotação

Em agosto de 2008, a medição do efeito Rossiter-McLaughlin de HD 209458 b e, portanto, do ângulo de rotação-órbita é de -4,4 ± 1,4°.

O estudo de 2012 atualizou o ângulo de rotação da órbita para -5 ± 7°.

Características físicas

A impressão de um artista de HD 209458 b

Estratosfera e nuvens superiores

A atmosfera está a uma pressão de um bar a uma altitude de 1,29 raios de Júpiter acima do centro do planeta.

Onde a pressão é de 33±5 milibares, a atmosfera é clara (provavelmente hidrogênio) e seu efeito Rayleigh é detectável. Nessa pressão, a temperatura é de 2.200 ± 260 K (1.900 ± 260 °C; 3.500 ± 470 °F).

As observações do telescópio orbital Microvariability and Oscillations of STars inicialmente limitaram o albedo do planeta (ou refletividade) abaixo de 0,3, tornando-o um objeto surpreendentemente escuro. (Desde então, o albedo geométrico foi medido em 0,038 ± 0,045.) Em comparação, Júpiter tem um albedo muito maior de 0,52. Isso sugere que o deck de nuvens superior de HD 209458 b é feito de material menos reflexivo do que o de Júpiter, ou então não tem nuvens e espalha a radiação recebida como o oceano escuro da Terra. Modelos desde então mostraram que entre o topo de sua atmosfera e o gás quente e de alta pressão que envolve o manto, existe uma estratosfera de gás mais frio. Isso implica uma casca externa de nuvens escuras, opacas e quentes; geralmente pensado para consistir em óxidos de vanádio e titânio , mas outros compostos como tolinas ainda não podem ser descartados. Um estudo de 2016 indica que a cobertura de nuvens de alta altitude é irregular, com cerca de 57% de cobertura. O hidrogênio aquecido pela dispersão de Rayleigh repousa no topo da estratosfera ; a parte absorvente do convés de nuvens flutua acima dela a 25 milibares.

Exosfera

Em 27 de novembro de 2001, os astrônomos anunciaram que haviam detectado sódio na atmosfera do planeta, usando observações com o Telescópio Espacial Hubble. Esta foi a primeira atmosfera planetária fora do Sistema Solar a ser medida. O núcleo da linha de sódio vai de pressões de 50 milibares a um microbar. Isso acaba sendo cerca de um terço da quantidade de sódio em HD 189733 b .

Os dados adicionais não confirmaram a presença de sódio na atmosfera de HD 209458 b como em 2020.

Em 2003–4, os astrônomos usaram o espectrógrafo de imagem do Telescópio Espacial Hubble para descobrir um enorme envelope elipsoidal de hidrogênio , carbono e oxigênio ao redor do planeta que atinge 10.000 K (10.000 ° C; 20.000 ° F). A exosfera de hidrogênio se estende a uma distância R H = 3,1 R J , muito maior que o raio planetário de 1,32 R J . A esta temperatura e distância, a distribuição Maxwell-Boltzmann das velocidades das partículas dá origem a uma "cauda" significativa de átomos movendo-se a velocidades superiores à velocidade de escape . Estima-se que o planeta esteja perdendo cerca de 100 a 500 milhões de  kg (0,2  a 1 bilhão de  libras ) de hidrogênio por segundo. A análise da luz estelar que passa pelo envelope mostra que os átomos de carbono e oxigênio mais pesados ​​estão sendo expelidos do planeta pelo " arrasto hidrodinâmico " extremo criado pela evaporação de sua atmosfera de hidrogênio. A cauda de hidrogênio que flui do planeta tem aproximadamente 200.000 km (100.000 milhas) de comprimento, o que é aproximadamente equivalente ao seu diâmetro.

Pensa-se que este tipo de perda de atmosfera pode ser comum a todos os planetas que orbitam estrelas semelhantes ao Sol a menos de 0,1 UA (10 milhões de km; 9 milhões de milhas). HD 209458 b não evaporará totalmente, embora possa ter perdido até cerca de 7% de sua massa ao longo de sua vida útil estimada de 5 bilhões de anos. Pode ser possível que o campo magnético do planeta impeça essa perda, porque a exosfera ficaria ionizada pela estrela e o campo magnético conteria os íons da perda.

Composição da atmosfera

Em 10 de abril de 2007, Travis Barman do Observatório Lowell anunciou evidências de que a atmosfera de HD 209458 b continha vapor d'água . Usando uma combinação de medições do Telescópio Espacial Hubble publicadas anteriormente e novos modelos teóricos , Barman encontrou fortes evidências da absorção de água na atmosfera do planeta. Seu método modelou a luz passando diretamente pela atmosfera da estrela do planeta quando o planeta passou na frente dela. No entanto, esta hipótese ainda está sendo investigada para confirmação.

Barman se baseou em dados e medições feitas por Heather Knutson, estudante da Universidade de Harvard , do Telescópio Espacial Hubble , e aplicou novos modelos teóricos para demonstrar a probabilidade de absorção de água na atmosfera do planeta. O planeta orbita sua estrela-mãe a cada três dias e meio e, cada vez que passa na frente de sua estrela-mãe, o conteúdo atmosférico pode ser analisado examinando como a atmosfera absorve a luz que passa da estrela diretamente pela atmosfera na direção de Terra.

De acordo com um resumo da pesquisa, a absorção de água atmosférica em tal exoplaneta o torna maior em aparência em uma parte do espectro infravermelho , em comparação com comprimentos de onda no espectro visível . Barman pegou os dados do Hubble de Knutson em HD 209458 b, aplicou ao seu modelo teórico e supostamente identificou a absorção de água na atmosfera do planeta.

Em 24 de abril, o astrônomo David Charbonneau , que liderou a equipe que fez as observações do Hubble, alertou que o próprio telescópio pode ter introduzido variações que fizeram com que o modelo teórico sugerisse a presença de água. Ele esperava que novas observações esclareceriam o assunto nos meses seguintes. A partir de abril de 2007, uma investigação mais aprofundada está sendo conduzida.

Em 20 de outubro de 2009, pesquisadores do JPL anunciaram a descoberta de vapor d'água , dióxido de carbono e metano na atmosfera.

Em vez disso, os espectros refinados obtidos em 2021 detectaram vapor de água , monóxido de carbono , cianeto de hidrogênio , metano , amônia e acetileno , todos consistentes com a razão molar extremamente alta de carbono para oxigênio de 1,0 (enquanto o Sol tem razão molar C/O de 0,55). Se for verdade, o HD 209458 b pode ser um excelente exemplo do planeta de carbono .

Campo magnético

Em 2014, um campo magnético em torno de HD 209458 b foi inferido a partir da maneira como o hidrogênio estava evaporando do planeta. É a primeira detecção (indireta) de um campo magnético em um exoplaneta. O campo magnético é estimado em cerca de um décimo da força de Júpiter.

Comparação de exoplanetas " Júpiter quente " (conceito artístico).

Do canto superior esquerdo para o canto inferior direito: WASP-12b , WASP-6b , WASP-31b , WASP-39b , HD 189733b , HAT-P-12b , WASP-17b , WASP-19b , HAT-P-1b e HD 209458b .

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos