Marcelo M. Guimarães
24/07/2016
Agora imagine o desafio de tentar calcular a abundância de elementos químicos na atmosfera de um exoplaneta que esteja a dezenas, centenas ou até milhares de anos-luz de distância da Terra. A físico-química da atmosfera de planetas é muito complicada. Vejamos um exemplo: se a temperatura for alta, teremos a maior parte do carbono atmosférico na forma de monóxido de carbono (CO), mas se a temperatura for baixa o carbono estará aprisionado na forma de metano (CH4). Determinar a composição química de estrelas é relativamente simples, tendo em vista que os elementos se encontram na forma atómica, cujo espectro é mais facilmente identificável. Mas determinar a composição química da atmosfera de planetas se torna um desafio porque passamos a lidar com moléculas, cujos espectros de emissão e absorção se tornam muito mais complicados. Ainda bem que temos computadores para nos ajudar nessa árdua tarefa de resolver inúmeras equações diferenciais não-lineares acopladas, certo?
Imagine a surpresa da comunidade científica quando o Dr. Kevin Heng, da Universidade de Berna na Suíça, mostrou que tudo fica mais fácil e rápido se feito na ponta do lápis.
Depois de fundamentar sua descoberta com 2 artigos em 2014 [2,3], Dr. Heng acaba de ter um terceiro artigo aceito para publicação no The Astrophysical Journal Supplement Series [4], onde ele mostra que antes de tentar solucionar várias equações diferenciais não-lineares acopladas no computador, o melhor é resolver 99% do problema no papel, transformando o problema em uma única equação polinomial. O computador é usado em seguida, realizando em alguns milissegundos o que antes levava muitos minutos.
Nas palavras do Dr. Heng: “Agora é fácil para qualquer astrônomo ao redor do mundo calcular a química atmosférica em exoplanetas. Não é mais necessário a implementação de um código computacional sofisticado.” É um ótimo exemplo de democracia científica, pois já começaram a aparecer os primeiros códigos abertos de transferência radiativa para atmosfera de exoplanetas, baseados nos trabalhos do Dr. Heng.
[1] Crédito da imagem: NASA/JPL-Caltech.
[2] K Heng and J Workman. Analytical Models of Exoplanetary Atmospheres. I. Atmospheric Dynamics via the Shallow Water System. The Astrophysical Journal Supplement Series 213, 27 (2014).
[3] K Heng et al. Analytical Models of Exoplanetary Atmospheres. II. Radiative Transfer via the Two-Stream Approximation. The Astrophysical Journal Supplement Series 215, 4 (2014).
[4] K Heng and S-M Tsai. Analytical Models Of Exoplanetary Atmospheres. III. Gaseous C-H-O-N Chemistry with 9 Molecules. The Astrophysical Journal 829, 104 (2016).
Como citar este artigo: Marcelo M. Guimarães. Atmosfera de um exoplaneta na ponta do lápis. Saense. URL: http://www.saense.com.br/2016/07/atmosfera-de-um-exoplaneta-na-ponta-do-lapis/. Publicado em 24 de julho (2017).