25/08/2022 - 12:49
Pela primeira vez, os astrônomos encontraram evidências inequívocas de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera de um planeta fora do Sistema Solar. A descoberta, apresentada em artigo publicado online na revista Nature, demonstra o poder do Telescópio Espacial James Webb (JWST) para fornecer observações sem precedentes de atmosferas de exoplanetas.
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Natalie Batalha, professora de astronomia e astrofísica da Universidade da Califórnia em Santa Cruz (EUA), lidera a equipe de astrônomos que fez a detecção, usando o JWST para observar um planeta com a massa de Saturno chamado WASP-39 b que orbita muito perto de uma estrela parecida com o Sol a cerca de 700 anos-luz da Terra.
“Observações anteriores deste planeta com [os telescópios] Hubble e Spitzer nos deram pistas tentadoras de que o dióxido de carbono pode estar presente”, disse Batalha. “Os dados do JWST mostraram uma característica inequívoca de dióxido de carbono que era tão proeminente que praticamente gritava conosco.”
O dióxido de carbono é um componente importante das atmosferas dos planetas do Sistema Solar, encontrado em planetas rochosos como Marte e Vênus, bem como gigantes gasosos como Júpiter e Saturno. Para os pesquisadores de exoplanetas, é importante tanto como um gás que eles provavelmente serão capazes de detectar em pequenos planetas rochosos quanto como um indicador da abundância geral de elementos pesados nas atmosferas de planetas gigantes.
Fator crítico
“O dióxido de carbono é na verdade uma vara de medição muito sensível – a melhor que temos – para elementos pesados em atmosferas de planetas gigantes; então, o fato de podermos vê-lo tão claramente é realmente ótimo”, disse o coautor Jonathan Fortney, professor de astronomia e astrofísica na Universidade da Califórnia em Santa Cruz e diretor do Other Worlds Laboratory.
Estrelas e planetas gigantes gasosos são feitos principalmente dos elementos mais leves, hidrogênio e hélio, mas a abundância de elementos mais pesados – o que os astrônomos chamam de “metalicidade” – é um fator crítico na formação do planeta, explicou Fortney.
“A capacidade de determinar a quantidade de elementos pesados em um planeta é fundamental para entender como ele se formou, e poderemos usar esse medidor de dióxido de carbono para um monte de exoplanetas a fim de construir uma compreensão abrangente da composição de planetas gigantes”, disse ele.
A equipe de Batalha observou o WASP-39 b como parte de um programa do JWST para estudar exoplanetas em trânsito. Um planeta em trânsito passa na frente de sua estrela visto da Terra, permitindo que os astrônomos analisem a luz estelar que passa pela atmosfera do planeta, em que gases como o dióxido de carbono absorvem certos comprimentos de onda de luz.
Usando o Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) no JWST, a equipe obteve um “espectro de transmissão” de alta resolução mostrando a luz transmitida pela atmosfera do WASP-39 b separada em seus comprimentos de onda componentes. Batalha disse que os dados produziram “curvas de luz requintadas” e mostraram que o instrumento NIRSpec está superando as expectativas para espectroscopia de transmissão. Isso é um bom presságio para observações de pequenos planetas rochosos, que devem ter dióxido de carbono em suas atmosferas (quando têm atmosferas), mas não fornecerão um sinal tão forte quanto um planeta gigante como o WASP-39 b.
Característica misteriosa
“Esta detecção servirá como uma referência útil do que podemos fazer para detectar dióxido de carbono em planetas terrestres daqui em diante”, disse Batalha. “É o gás atmosférico mais provável que detectaremos com o JWST em atmosferas de exoplanetas de tamanho terrestre.”
Além do dióxido de carbono, os pesquisadores detectaram outra característica interessante no espectro do WASP-39 b que ainda não identificaram. “É um aspecto misterioso por enquanto”, disse Batalha. “Neste artigo, nos concentramos em uma faixa estreita de cores infravermelhas – esta é apenas uma prévia dos recursos que esperamos ver em todo o espectro.”
Fortney observou que o WASP-39 b parece ter uma composição semelhante à de Saturno. A metalicidade de Saturno é 10 vezes maior que a do Sol, e o WASP-39 b também parece ser enriquecido em elementos pesados cerca de 10 vezes em relação ao Sol.
“Isso é superinteressante, e adoraríamos saber se todos os planetas com massa de Saturno têm a mesma metalicidade”, disse ele. “Foi emocionante ver isso em outro sistema, porque não sabíamos o que esperar quando passamos dos planetas do nosso sistema solar para as atmosferas dos exoplanetas.”
