Os astrónomos caracterizaram a atmosfera de um jovem exoplaneta em trânsito e descobriram que é invulgarmente limpa e inchada. Analisando as características atmosféricas do planeta, conseguiram medir com precisão a massa do planeta, ultrapassando as técnicas dinâmicas tradicionais, como a velocidade radial, que são pouco eficazes com estrelas jovens tão ativas. Descobriram que V1298 Tau b é um proto-sub-Neptuno, ainda quente e inflado pela sua recente formação. A equipa, liderada por Saugata Barat do MIT (Massachusetts Institute of Technology), EUA, e pelo seu orientador de doutoramento Jean-Michel Désert da Universidade de Amesterdão, nos Países Baixos, usou o Telescópio Espacial James Webb para estudar o planeta muito jovem, e os seus resultados foram aceites para publicação na revista The Astrophysical Journal.

V1298 Tau b tem apenas 10 a 30 milhões de anos e tem uma atmosfera invulgarmente limpa e inchada. Os astrónomos detetaram fortes sinais de absorção de moléculas como vapor de água, metano, dióxido de carbono, monóxido de carbono e até indícios de processos fotoquímicos complexos, tais como as deteções preliminares de dióxido de enxofre (SO₂) e sulfeto de carbonila (OCS).

Pobre em metais

Apesar do espetro rico, a atmosfera é surpreendentemente pobre em metais - cerca de 100 vezes menos enriquecida do que os sub-Neptunos já maduros - sugerindo que ainda está a evoluir e pode tornar-se mais rica em metais com o tempo. Outra surpresa vem do facto de o planeta apresentar 100 vezes menos metano do que o esperado, o que pode ser o resultado de um calor interno extremo e de uma forte mistura vertical na atmosfera.

Temperaturas internas tão elevadas são inconsistentes com os modelos padrão de evolução térmica para planetas com a dimensão dos sub-Neptunos, desafiando a compreensão atual da sua formação e evolução inicial. Estes resultados motivam fortemente mais estudos de atmosferas planetárias jovens para explorar como a composição muda ao longo do tempo.

A atmosfera de V1298 Tau b não é provavelmente bem misturada e pode ter gradientes de metalicidade, como os inferidos nos gigantes do Sistema Solar. Isto poderia explicar naturalmente tanto a sua baixa metalicidade observada como o seu elevado calor interno, reconciliando as observações com os modelos de formação e evolução existentes.

Sub-Neptunos

Saugata Barat: "Descobrimos que V1298 Tau b tem uma atmosfera muito mais limpa e pobre em metais e um interior mais quente do que as observações de sub-Neptunos revelaram anteriormente. Isto sugere que os processos evolutivos ainda se estão a desenrolar e irão potencialmente transformar a composição atmosférica deste planeta com a idade".

Barat continua: "Foram necessárias as observações do JWST para determinar com precisão a massa e a composição atmosférica, uma vez que nos deu acesso a múltiplas características de absorção molecular (H2O, CH4, SO2, CO2, CO) no infravermelho próximo".

Mais moléculas

Com base nas observações anteriores do Hubble, a equipa esperava ver vapor de água na atmosfera do planeta e, potencialmente, metano. Mas com o JWST não só conseguiram medir as abundâncias destas duas moléculas, como também de outras moléculas que contêm carbono (CO e CO2), bem como de substâncias fotoquímicas como o SO2 e o OCS. Jean-Michel Désert afirma: "Quando esta proposta foi escrita, nenhuma destas moléculas, para além da água, tinha sido detetada com segurança utilizando espetroscopia de baixa resolução a partir do espaço".

"No geral, estas descobertas desafiam a nossa compreensão de como os planetas sub-Neptuno se formam e evoluem. Mostrámos que, nas suas fases iniciais, estes planetas possuem atmosferas que diferem significativamente das dos seus homólogos mais velhos, com mil milhões de anos", conclui Désert.

Na sequência dos resultados de V1298 Tau b, a equipa faz agora parte (como coinvestigadores) de um grande programa do Ciclo 3 do JWST que irá analisar sete planetas jovens em trânsito com idades compreendidas entre os 20 e os 200 milhões de anos, para ver como a composição atmosférica evolui com a idade.

// NOVA (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv)

Quer saber mais?

V1298 Tau b:
NASA
Exoplanet.eu
ipac
Wikipedia

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de exoplanetas mais próximos (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Lista de exoplanetas candidatos a albergar água líquida (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Exoplanet.eu

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