Os investigadores confirmaram a presença de um exoplaneta, um planeta que orbita outra estrela, pela primeira vez usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA. Formalmente classificado como LHS 475 b, o planeta tem quase exatamente o mesmo tamanho que o nosso, atingido 99% do diâmetro da Terra.

A equipa de investigação é liderada por Kevin Stevenson e Jacob Lustig-Yaeger, ambos do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins em Laurel, no estado norte-americano de Maryland. A equipa optou por observar este alvo com o Webb depois de rever cuidadosamente dados do TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) da NASA que sugeriam a existência do planeta. O NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb capturou o planeta com facilidade e clareza com apenas duas observações de trânsito. "Não há dúvida de que o planeta está lá. Os dados pristinos do Webb validam-no", disse Lustig-Yaeger. "O facto de ser também um planeta pequeno e rochoso é impressionante para o observatório", acrescentou Stevenson.

"Estes primeiros resultados observacionais de um planeta rochoso do tamanho da Terra abrem a porta a muitas possibilidades futuras para estudar atmosferas de planetas rochosos com o Webb", concordou Mark Clampin, diretor da Divisão de Astrofísica na sede da NASA em Washington. "O Webb está a aproximar-nos cada vez mais de uma nova compreensão de mundos semelhantes à Terra para lá do Sistema Solar, e a missão está apenas no início".

Impressão de artista do exoplaneta LHS 475 b.
Crédito: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI)

Entre todos os telescópios em operação, apenas o Webb é capaz de caracterizar as atmosferas de exoplanetas de tamanho terrestre. A equipa tentou avaliar a composição da atmosfera do planeta, analisando o seu espectro de transmissão. Embora os dados mostrem que se trata de um planeta terrestre do tamanho da Terra, ainda não sabem se tem uma atmosfera. "Os dados do observatório são lindos", disse Erin Mary, também do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins. "O telescópio é tão sensível que pode facilmente detetar uma gama de moléculas, mas ainda não podemos tirar quaisquer conclusões definitivas sobre a atmosfera do planeta".

Embora a equipa não consiga concluir o que está presente, pode definitivamente dizer o que não está presente. "Há algumas atmosferas do tipo terrestre que podemos descartar", explicou Lustig-Yaeger. "Não pode ter uma atmosfera espessa dominada pelo metano, semelhante à lua de Saturno, Titã".

Como é que os investigadores avistam um planeta distante? Observando as mudanças na luz à medida que orbita a sua estrela. Uma curva de luz do Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA (NIRSpec) mostra a mudança de brilho do sistema estelar LHS 475 ao longo do tempo à medida que o planeta transitava pela estrela a 31 de agosto de 2022. LHS 475 b é um exoplaneta rochoso do tamanho da Terra que orbita uma estrela anã vermelha a cerca de 41 anos-luz de distância, na direção da constelação de Octante. O planeta está extremamente próximo da sua estrela, completando uma órbita em apenas dois dias (terrestres). A confirmação da presença do planeta foi tornada possível graças aos dados do Webb.
Crédito: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI), K. Stevenson, J. Lustig-Yaeger, E. May (JHUAPL), G. Fu (JHU) e S. Moran (Universidade do Arizona)

A equipa observa também que embora seja possível que o planeta não tenha atmosfera, existem algumas composições atmosféricas que não foram descartadas, tais como uma atmosfera pura de dióxido de carbono. "Contraintuitivamente, uma atmosfera de 100% dióxido de carbono é tão mais compacta que se torna muito difícil de detetar", disse Lustig-Yaeger. São necessárias medições ainda mais precisas para que a equipa possa distinguir uma atmosfera de dióxido de carbono puro de nenhuma atmosfera. Os investigadores vão obter espectros adicionais com mais observações este verão.

O Webb também revelou que o planeta é algumas centenas de graus mais quente do que a Terra, pelo que se forem detetadas nuvens, os investigadores poderão concluir que o planeta é mais parecido com Vénus, que tem uma atmosfera de dióxido de carbono e está perpetuamente envolto em nuvens espessas. "Estamos na vanguarda do estudo de exoplanetas pequenos e rochosos", disse Lustin-Yaeger. "Ainda mal começámos a determinar a composição das suas atmosferas".

Uma linha plana num espectro de transmissão, como esta, pode ser excitante - pode dizer-nos muito sobre o planeta. Os investigadores utilizaram o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA para observar o exoplaneta LHS 475 b no dia 31 de agosto de 2022. Como este espectro mostra, o Webb não observou uma quantidade detetável de qualquer elemento ou molécula. Os dados (pontos brancos) são consistentes com um espectro sem características representativo de um planeta que não tem atmosfera (linha amarela). A linha roxa representa uma atmosfera de dióxido de carbono puro e é indistinguível de uma linha plana ao nível atual de precisão. A linha verde representa uma atmosfera de metano puro, que não é favorecida uma vez que o metano, caso presente, seria esperado que bloqueasse mais luz estelar a 3,3 micrómetros.
Crédito: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI), K. Stevenson, J. Lustig-Yaeger, E. May (JHUAPL), G. Fu (JHU) e S. Moran Universidade do Arizona)

Os investigadores também confirmaram que o planeta completa uma órbita em apenas dois dias, informação que foi revelada quase instantaneamente pela curva de luz precisa do Webb. Embora LHS 475 b esteja mais próximo da sua estrela do que qualquer outro planeta do Sistema Solar, a sua estrela anã vermelha tem menos de metade da temperatura do Sol, pelo que os investigadores teorizam que ainda poderá suportar uma atmosfera.

As descobertas dos investigadores abriram a possibilidade de identificar planetas do tamanho da Terra que orbitam estrelas anãs vermelhas mais pequenas. "Esta confirmação do planeta rochoso realça a precisão dos instrumentos da missão", disse Stevenson. "E é apenas a primeira de muitas descobertas que irá fazer". Lustig-Yaeger concordou: "Com este telescópio, os exoplanetas rochosos são a nova fronteira".

LHS 475 b está relativamente perto, a apenas 41 anos-luz de distância, na direção da constelação de Octante.

Os resultados da equipa foram apresentados numa conferência de imprensa da Sociedade Astronómica Americana no passado dia 11 de janeiro de 2023.

// NASA (comunicado de imprensa)
// ESA (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// JHUAPL (comunicado de imprensa)
// Universidade Johns Hopkins (comunicado de imprensa)

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