Recorrendo a dados obtidos pelo espectrógrafo ESPRESSO, uma equipa internacional, que inclui vários investigadores do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA), na Universidade do Porto, conseguiu estudar e caracterizar com grande detalhe as atmosferas de três exoplanetas conhecidos. Os resultados fazem parte de uma série de três artigos, aceites para publicação na prestigiada revista Astronomy & Astrophysics.

Instalado no Observatório do Paranal do ESO, o ESPRESSO alia a sua estabilidade única ao incrível poder coletor do Very Large Telescope (VLT), o que torna possível o estudo de atmosferas de exoplanetas com grande resolução espectral.

Para Nuno Cardoso Santos , investigador do IA/U.Porto e professor do Departamento de  de Física e Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP), “os resultados mostram que é possível, a partir do solo, usar o ESPRESSO para fazer medições semelhantes às que se conseguem com o telescópio espacial Hubble”.

Três planetas. Três lições sobre o Universo

Nuno Cardoso Santos Santos participou nos três artigos, sendo ainda primeiro autor de um deles, em que a equipa estudou a atmosfera do exoplaneta HD209458b, tendo detetado  a presença de óxido de titânio e sódio.

No entanto, os resultados mostram que existe algo que ainda não foi possível identificar. Serão precisas mais observações, ou modelos de atmosferas mais precisos, para podermos concluir”, ressalva o investigador.

O trabalho contou também com a participação de Eduardo Cristo, investigador do IA/U.Porto e estudante de doutoramento na FCUP. Segundo este, “a técnica irá agora ser aplicada a outros exoplanetas, a maioria pertencente ao GTO (Guaranteed Time Observations) do consórcio do ESPRESSO, com o objetivo de alargar o conhecimento que temos sobre atmosferas de exoplanetas, quais os mecanismos que estão presentes e determinar a sua composição”.

Noutro dos  artigos, a equipa estudou o espectro de transmissão do júpiter ultra-quente WASP-121b, detetando na sua atmosfera elementos como sódio, hidrogénio, magnésio, cálcio, potássio e vestígios de lítio. A presença deste último elemento pode ajudar a entender melhor a história de formação de planetas.

No último destes artigos, a equipa usou o ESPRESSO para estudar o exoplaneta WASP-127b e aplicar uma nova técnica, que permite distinguir se um planeta tem ou não nuvens, através da deteção de vapor de água.

“Muito mais do que um detetor de planetas”

Para Sérgio Sousa, investigador do IA/U.Porto e coautor dos três artigos, “o ESPRESSO pode até ter sido desenhado com a ideia de detetar planetas poucos massivos na busca de uma Terra 2.0, mas estes resultados vêm provar que é muito mais do que um simples detetor de planetas e permite também a caracterização das atmosferas de exoplanetas em trânsito.” 

Quem também participou nos três artigos foi Olivier Demangeon, igualmente investigador do IA/UPorto. “Estes artigos são um bom exemplo da abundância de informação que o ESPRESSO pode fornecer sobre as atmosferas dos exoplanetas, como a presença de água, mas também de outros átomos e moléculas que raramente vemos na atmosfera da Terra, tais como absorsores de calor como o óxido de Titânio”.

Já para Alexandre Cabral, co-autor destes artigos e responsável pela componente de instrumentação do ESPRESSO, “estes resultados refletem não só a excelência da ciência como também o impacto da participação portuguesa, durante quase uma década, no desenho e construção do ESPRESSO. Estes resultados são agora uma das bases de trabalho para o desenvolvimento dos novos instrumentos, como o HIRES que será instalado no grande telescópio ELT de 40 m”, projeta o investigar do IA na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa

Imagem do interior de uma das estruturas dianteiras (Front End) do ESPRESSO, onde se situam todas as componentes ativas do espectrógrafo. (Foto: Giorgio Calderone, INAF Trieste)

A participação do IA no ESPRESSO faz parte de uma estratégia mais abrangente para promover a investigação em exoplanetas em Portugal, através da construção, desenvolvimento e definição científica de vários instrumentos e missões espaciais, como a missão CHEOPS (ESA), já em órbita.

Esta estratégia irá continuar durante os próximos anos, com o lançamento do telescópio espacial PLATO (ESA), a recém aprovada missão Ariel (ESA) e a instalação do espectrógrafo HIRES no maior telescópio da próxima geração, o ELT (ESO).