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GEOLOGIA A 50 ANOS-LUZ: O WEBB PREPARA-SE PARA ESTUDAR MUNDOS ROCHOSOS
31 de maio de 2022

 


Ilustração que mostra como poderia ser o exoplaneta 55 Cancri e, com base no entendimento atual do planeta. 55 Cancri e é um planeta rochoso com um diâmetro quase duas vezes superior ao da Terra orbitando a apenas 0,015 unidades astronómicas da sua estrela parecida com o Sol. Devido à sua órbita íntima, o planeta é extremamente quente, com temperaturas diurnas que atingem cerca de 2400 graus Celsius.
Crédito: NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI)

 

Com os seus segmentos do espelho totalmente alinhados e os seus instrumentos científicos em calibração, o Telescópio Espacial James Webb da NASA está a poucas semanas de ficar totalmente operacional. Logo após as primeiras observações serem reveladas este verão, terá início a ciência profunda do Webb.

Entre as investigações planeadas para o primeiro ano estão estudos de dois exoplanetas quentes classificados como "super-Terras" pelo seu tamanho e composição rochosa: 55 Cancri e, coberto de lava, e LHS 3844 b. Os investigadores vão treinar os espectrógrafos de alta precisão do Webb nestes planetas com vista a compreender a diversidade geológica dos planetas pela Galáxia e a evolução de planetas rochosos como a Terra.

A super-quente super-Terra 55 Cancri e

55 Cancri e orbita a menos de 2,4 milhões de quilómetros da sua estrela parecida com o Sol (1/25 da distância entre Mercúrio e o Sol), completando uma órbita em menos de 18 horas. Com temperaturas de superfície muito acima do ponto de fusão de minerais típicos que formam rochas, pensa-se que o lado diurno do planeta esteja coberto por oceanos de lava.

Presume-se que os planetas que orbitam tão perto da sua estrela tenham bloqueio de maré, com um lado virado permanentemente para a estrela. Como resultado, o ponto mais quente do planeta deve ser aquele que enfrenta a estrela mais diretamente, e a quantidade de calor proveniente do lado diurno não deve mudar muito ao longo do tempo.

Mas este não parece ser o caso. As observações de 55 Cancri e pelo Telescópio Espacial Spitzer da NASA sugerem que a região mais quente não é a parte que enfrenta a estrela mais diretamente, enquanto que a quantidade total de calor detetada a partir do lado diurno varia.

Será que 55 Cancri e tem uma atmosfera espessa?

Uma explicação para estas observações é que o planeta tem uma atmosfera dinâmica que move o calor. "55 Cancri e poderia ter uma atmosfera espessa dominada por oxigénio ou azoto," explicou Renyu Hu do JPL da NASA, no sul do estado norte-americano da Califórnia, que lidera uma equipa que vai utilizar o NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb e o MIRI (Mid-Infrared Instrument) para capturar o espectro de emissões térmicas do lado diurno do planeta. "Se tiver uma atmosfera, [o Webb] tem a sensibilidade e o alcance de comprimento de onda para a detetar e determinar do que é feita," acrescentou Hu.

Ou será que chove lava à noite em 55 Cancri e?

Outra possibilidade intrigante, no entanto, é que 55 Cancri e não tem bloqueio de maré. Ao invés, pode ser como Mercúrio, girando três vezes por cada duas órbitas (o que é conhecido como uma ressonância 3:2). Como resultado, o planeta teria um ciclo dia-noite.

"Isso poderia explicar porque é que a parte mais quente está deslocada," explicou Alexis Brandeker, investigador da Universidade de Estocolmo que lidera a outra equipa que estuda o planeta. "Tal como na Terra, levaria tempo para que a superfície aquecesse. A hora mais quente do dia seria à tarde, não ao meio-dia."

A equipa de Brandeker planeia testar esta hipótese usando o NIRCam para medir o calor emitido pelo lado iluminado de 55 Cancri e durante quatro órbitas diferentes. Se o planeta tiver uma ressonância de 3:2, vão observar cada hemisfério duas vezes e deverão ser capazes de detetar qualquer diferença entre os hemisférios.

Neste cenário, a superfície aqueceria, derreteria e até seria vaporizada durante o dia, formando uma atmosfera muito fina que o Webb poderia detetar. À noite, o vapor arrefeceria e condensar-se-ia para formar gotículas de lava que choveriam de volta para a superfície, tornando-a sólida novamente à medida que a noite cai.

A menos quente super-Terra LHS 3844 b

Ao passo que 55 Cancri e fornecerá informações sobre a geologia exótica de um mundo coberto de lava, LHS 3844 b oferece uma oportunidade única para analisar a rocha sólida numa superfície exoplanetária.

Como 55 Cancri e, LHS 3844 b orbita extremamente perto da sua estrela, completando uma revolução em 11 horas. No entanto, como a sua estrela é relativamente pequena e fria, o planeta não é suficientemente quente para que a superfície esteja derretida. Além disso, as observações do Spitzer indicam que é muito pouco provável que o planeta tenha uma atmosfera substancial.

De que é feita a superfície de LHS 3844 b?

Embora não possamos fotografar a superfície de LHS 3844 b diretamente com o Webb, a falta de uma atmosfera obscura torna possível o estudo da superfície com espectroscopia.

"Acontece que diferentes tipos de rochas têm diferentes espectros," explicou Laura Kreidberg no Instituto Max Planck para Astronomia. "Pode-se ver com os olhos que o granito é de cor mais clara do que o basalto." Existem diferenças semelhantes na luz infravermelha que as rochas emitem."

A equipa de Kreidberg vai utilizar o MIRI para capturar o espectro de emissão térmica do lado diurno de LHS 3844 b e depois compará-lo com espectros de rochas conhecidas, como o basalto e o granito, para determinar a sua composição. Se o planeta for vulcanicamente ativo, o espectro poderá também revelar a presença de vestígios de gases vulcânicos.

A importância destas observações vai muito além de apenas dois dos mais de 5000 exoplanetas confirmados. "Eles vão dar-nos novas perspetivas fantásticas sobre planetas semelhantes à Terra no geral, ajudando-nos a aprender como poderia ter sido a Terra primitiva quando estava quente como estes planetas estão hoje," disse Kreidberg.

Estas observações de 55 Cancri e e LHS 3844 b serão realizadas como parte do programa de Observadores Gerais do Ciclo 1 do Webb. Os programas de Observadores Gerais foram selecionados competitivamente usando um sistema de revisão anónimo, o mesmo sistema usado para atribuir tempo no Hubble.

 

 


Ilustração que compara os exoplanetas rochosos LHS 3844 b e 55 Cancri e com a Terra e Neptuno. Tanto 55 Cancri e como LHS 3844 b estão entre a Terra e Neptuno em termos de tamanho e massa, mas são mais semelhantes à Terra em termos de composição. Os planetas estão dispostos da esquerda para a direita, por ordem de raio crescente. Crédito: NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI)


// NASA (comunicado de imprensa)

Saiba mais

55 Cancri e:
Exoplanet.eu 
Wikipedia

LHS 3844 b:
Exoplanet.eu
Wikipedia

Exoplanetas:
Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Open Exoplanet Catalogue
NASA
Enciclopédia dos Planetas Extrasolares
Lista de exoplanetas descobertos via microlentes (Wikipedia)

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
STScI (website para o público)
ESA
Wikipedia
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Blog do JWST (NASA)
Onde está o Webb? (NASA)
Programa de Observadores Gerais do Ciclo 1 (STScI)
NIRCam (NASA)
MIRI (NASA)

 
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