Top thingy left
 
WEBB DETETA DIÓXIDO DE CARBONO EM ATMOSFERA EXOPLANETÁRIA
30 de agosto de 2022

 


Esta é uma impressão artística do aspeto do exoplaneta WASP-39 b, com base no conhecimento atual do planeta.
WASP-39 b é um gigante gasoso e inchado, com uma massa 0,28 vezes superior à de Júpiter (0,94 vezes a de Saturno) e um diâmetro 1,3 vezes superior ao de Júpiter, orbitando apenas a 0,0486 unidades astronómicas (7.274.285 km) da sua estrela hospedeira. A estrela, WASP-39, é fraccionariamente mais pequena e menos massiva do que o Sol. Por estar tão perto da sua estrela, WASP-39 b é muito quente e é provável que tenha bloqueio de maré, o que significa que um dos lados está sempre virado para a estrela.
Os dados recolhidos pelo NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb mostram provas inequívocas de dióxido de carbono na atmosfera, enquanto observações anteriores pelo Hubble, Spitzer e outros telescópios indicam também a presença de vapor de água, sódio e potássio. O planeta tem provavelmente nuvens e alguma forma de meteorologia, mas pode não ter bandas atmosféricas como as de Júpiter e Saturno.
Esta ilustração baseia-se em observações de trânsito indireto pelo Webb, bem como de outros telescópios espaciais e terrestres. O Webb não capturou uma imagem direta deste planeta.
Crédito: NASA, ESA, CSA e J. Olmsted (STScI)

 

O Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA encontrou evidências definitivas de dióxido de carbono na atmosfera de um planeta gigante gasoso em órbita de uma estrela semelhante ao Sol a 700 anos-luz de distância. O resultado fornece importantes conhecimentos sobre a composição e formação do planeta e é indicativo da capacidade do Webb em também detetar e medir dióxido de carbono nas atmosferas mais finas de planetas rochosos de menor dimensão.

WASP-39 b é um quente gigante gasoso com uma massa aproximadamente um-quarto da de Júpiter (aproximadamente a mesma que Saturno) e um diâmetro 1,3 vezes superior ao de Júpiter. É um planeta "inchado" devido, em parte, à sua temperatura elevada (cerca de 900º C). Ao contrário dos gigantes de gás mais compactos e frios no nosso Sistema Solar, WASP-39 b orbita muito perto da sua estrela hospedeira - apenas cerca de um-oitavo da distância entre o Sol e Mercúrio - completando uma volta em pouco mais de quatro dias terrestres. A descoberta do planeta, anunciada em 2011, baseou-se em deteções terrestres da subtil e periódica diminuição de luz da estrela hospedeira à medida que o planeta transita, ou passa em frente da estrela.

Planetas em trânsito como WASP-39b, cujas órbitas observamos de lado e não de cima, podem proporcionar aos investigadores oportunidades ideais para sondar atmosferas planetárias.

Durante um trânsito, parte da luz estelar é eclipsada completamente pelo planeta (provocando a queda de brilho) e alguma é transmitida através da atmosfera do planeta. A atmosfera filtra algumas cores mais do que outras, dependendo de fatores como a sua composição, a sua espessura e se existem ou não nuvens (nós observamos este efeito na nossa própria atmosfera, à medida que a cor e a qualidade da luz diurna muda, dependendo de quão nublado ou húmido está o ar, ou de onde o Sol está no céu).

Dado que diferentes gases absorvem diferentes combinações de cores, os investigadores podem analisar pequenas diferenças no brilho da luz transmitida através de um espectro de comprimentos de onda e assim determinar exatamente de que é composta uma atmosfera. Com a sua combinação de atmosfera inflada e trânsitos frequentes, WASP-39 b é um alvo ideal para esta técnica, conhecida como espectroscopia de transmissão. A equipa usou o instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb para fazer esta deteção.

No espectro resultante da atmosfera exoplanetária, a pequena "colina" entre 4,1 e 4,6 micrómetros é tudo menos trivial para os investigadores. É a primeira evidência clara, detalhada e indiscutível de dióxido de carbono alguma vez detetada num planeta para lá do Sistema Solar.

"Assim que os dados apareceram no meu ecrã, a impressionante característica do dióxido de carbono agarrou-me", disse Zafar Rustamkulov, estudante na Universidade Johns Hopkins, EUA e membro da equipa dos trânsitos exoplanetários. "Foi um momento especial, este importante atravessar do limiar nas ciências exoplanetárias".

Mesmo sem a forte característica do dióxido de carbono, este espectro seria notável. Nenhum observatório alguma vez mediu antes diferenças tão subtis no brilho de tantas cores individuais na gama de 3 a 5,5 micrómetros num espectro de transmissão exoplanetário. O acesso a esta parte do espectro é crucial para medir as abundâncias de gases como a água e o metano, bem como o dióxido de carbono, que se pensa existirem nas atmosferas de muitos tipos diferentes de exoplanetas.

"A deteção de um sinal tão claro de dióxido de carbono em WASP-39b é um bom sinal para a deteção de atmosferas em planetas mais pequenos de dimensão terrestre", disse Natalie Batalha da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, EUA, que lidera a equipa de investigadores que estudam os exoplanetas em trânsito com o Webb.

"É espantoso ver o instrumento NIRSpec da ESA produzir estes dados incríveis tão cedo na missão, quando sabemos que ainda podemos melhorar a qualidade dos dados daqui para a frente", acrescentou Sarah Kendrew, cientista do instrumento MIRI do Webb para a ESA, no STScI (Space Telescope Science Institute) em Baltimore, EUA.

Compreender a composição da atmosfera de um planeta é importante porque diz-nos algo sobre a origem do planeta e de como este evoluiu. "As moléculas de dióxido de carbono são rastreadores sensíveis da história da formação planetária", disse o membro da equipa Mike Line da Universidade Estatal do Arizona, EUA. "Ao medir esta característica do dióxido de carbono, podemos determinar quanto material sólido vs. quanto material gasoso foi utilizado para formar este gigante planeta de gás. Na próxima década, o Webb fará esta medição para uma variedade de planetas, fornecendo informações sobre os detalhes de como os planetas se formam e sobre a singularidade do nosso próprio Sistema Solar".

Estes resultados também acrescentam a investigação existente pelo Telescópio Espacial Hubble da NASA/ESA. "Nas últimas décadas, o Telescópio Espacial Hubble tem criado o precedente para os mistérios que estas atmosferas contêm, desde nuvens dispersando características moleculares obscuras, a deteções de absorção de vapor de água e atmosferas em fuga", disse a membro da equipa Hannah Wakeford da Universidade de Bristol, no Reino Unido. "O Webb irá complementar e ampliar estes estudos com maior resolução, maior cobertura de comprimento de onda e precisão para revelar as principais tendências nos dados que apontam para a formação e evolução destes planetas".

A observação NIRSpec de WASP-39 b é apenas parte de uma maior investigação que inclui observações do planeta usando uma série de instrumentos, bem como observações de dois outros planetas em trânsito. A investigação, que faz parte do programa ERS (Early Release Science), foi concebida para fornecer à comunidade de investigação exoplanetária dados Webb robustos o mais rapidamente possível.

"Ver os dados pela primeira vez foi como ler um poema na sua totalidade, quando antes só tínhamos uma em cada três palavras", acrescentou a membro da equipa Laura Kreidberg do Instituto Max Planck para Astronomia em Heidelberg, Alemanha. "Estes primeiros resultados são apenas o começo; os dados do ERS mostraram que o Webb tem um desempenho magnífico, e os exoplanetas mais pequenos e frios (mais parecidos com a nossa própria Terra) estão ao seu alcance".

"O objetivo é analisar rapidamente as observações ERS e desenvolver ferramentas de código aberto para a comunidade científica utilizar", explicou Vivien Parmentier da Universidade de Oxford, no Reino Unido. "Isto permite contribuições de todo o mundo e assegura que das próximas décadas de observações só sairá a melhor ciência possível".

 

 

 


Um espectro de transmissão do quente exoplaneta gigante gasoso WASP-39 b, captado pelo NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb a 10 de julho de 2022, revela as primeiras evidências definitivas de dióxido de carbono na atmosfera de um planeta fora do Sistema Solar. Este é o primeiro detalhado espectro de transmissão alguma vez capturado que cobre comprimentos de onda entre 3 e 5,5 micrómetros.
Um espectro de transmissão é feito comparando a luz estelar filtrada através da atmosfera de um planeta à medida que este se move em frente da estrela, com a luz estelar não filtrada detetada quando o planeta está ao lado da estrela. Cada um dos 95 pontos de dados (círculos brancos) neste gráfico representa a quantidade de um comprimento de onda específico de luz que é bloqueada pelo planeta e absorvida pela sua atmosfera.
Este espectro foi feito medindo a mudança de luminosidade de cada comprimento de onda ao longo do tempo à medida que o planeta transitava pela sua estrela. A atmosfera do planeta absorve alguns comprimentos de onda mais do que outros. Os comprimentos de onda absorvidos pela atmosfera aparecem como picos no espectro de transmissão. A colina centrada em torno de 4,3 micrómetros representa a luz absorvida pelo dióxido de carbono.
As linhas cinzentas que se estendem acima e abaixo de cada ponto de dados são barras de erro que mostram a incerteza de cada medição, ou a gama razoável de valores possíveis. Para uma única observação, o erro nestas medições é extremamente pequeno.
A linha azul é um modelo mais adequado que tem em conta os dados, as propriedades conhecidas de WASP-39 b e a sua estrela (por exemplo, tamanho, massa, temperatura) e as características assumidas da atmosfera. Os investigadores podem variar os parâmetros do modelo - alterando características desconhecidas como a altura da nuvem na atmosfera e a abundância de vários gases - para obter um melhor ajuste e compreender melhor como é realmente a atmosfera. O modelo aqui mostrado assume que o planeta é feito principalmente de hidrogénio e hélio com pequenas quantidades de água e dióxido de carbono, com um fino véu de nuvens.
WASP-39 b é um exoplaneta gigante de gás quente que orbita uma estrela semelhante ao Sol a cerca de 700 anos-luz de distância, na direção da constelação de Virgem. O planeta orbita extremamente perto da sua estrela (menos de 1/20 da distância entre a Terra e o Sol) e completa uma órbita em pouco mais de quatro dias terrestres. A descoberta do planeta, baseada em observações baseadas no solo, foi anunciada em 2011. A estrela, WASP-39, tem aproximadamente o mesmo tamanho, massa, temperatura e cor que o Sol.
Crédito: NASA, ESA, CSA e L. Hustak (STScI); ciência - equipa da comunidade exoplanetária do programa ERS do JWST


Uma série de curvas de luz do NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do Webb mostra a mudança de brilho de três comprimentos de onda (cores) diferentes da luz do sistema estelar WASP-39 ao longo do tempo, à medida que o planeta transitava pela estrela no dia 10 de julho de 2022. Ocorre um trânsito quando um planeta em órbita se move entre a estrela e o telescópio, bloqueando alguma da luz.
Para capturar estes dados, o Webb olhou fixamente para o sistema estelar WASP-39 durante mais de oito horas, começando cerca de três horas antes do trânsito e terminando cerca de duas horas após o trânsito estar completo. O trânsito em si durou cerca de três horas. Cada curva aqui apresentada inclui um total de 500 medições individuais de luminosidade - cerca de uma por minuto.
Embora todas as cores estejam bloqueadas até certo ponto pelo planeta, algumas estão bloqueadas mais do que outras. Isto ocorre porque diferentes gases na atmosfera absorvem quantidades diferentes em diferentes comprimentos de onda. Como resultado, cada cor tem uma curva de luz ligeiramente diferente. Durante o trânsito de WASP-39 b, a luz com um comprimento de onda de 4,3 micrómetros não é tão brilhante como 3,0 micrómetros ou 4,7 micrómetros de luz porque é absorvida pelo dióxido de carbono.
Crédito: NASA, ESA, CSA e L. Hustak (STScI); ciência - equipa da comunidade exoplanetária do programa ERS do JWST


// ESA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// STScI (comunicado de imprensa)
// Instituto Max Planck para Astronomia (comunicado de imprensa)
// JHUAPL (comunicado de imprensa)
// Universidade de Bristol (comunicado de imprensa)
// Universidade de Cornell (comunicado de imprensa)
// Universidade Estatal do Arizona (comunicado de imprensa)
// Universidade do Arizona (comunicado de imprensa)
// UC Santa Cruz (comunicado de imprensa)
// Universidade de Harvard (comunicado de imprensa)
// Universidade de Genebra (comunicado de imprensa)
// Universidade de Chicago (comunicado de imprensa)
// Universidade de Maryland (comunicado de imprensa)
// Universidade da Flórida Central (comunicado de imprensa)
// Universidade de Montréal (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais

CCVAlg - Astronomia:
06/03/2018 - Hubble observa atmosfera exoplanetária em detalhe inédito

Notícias relacionadas:
EurekAlert!
SPACE.com
Universe Today
ScienceDaily
New Scientist
science alert
SpaceRef
PHYSORG
Forbes
UPI
CNN
euronews
engadget
Gizmodo
Expresso
Pplware.com

WASP-39b:
NASA Exoplanet Archive
Exoplanet.eu
Open Exoplanet Catalogue
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

JWST (Telescópio Espacial James Webb):
NASA
STScI
STScI (website para o público)
ESA
ESA/Webb
Wikipedia
Facebook
Twitter
Instagram
Blog do JWST (NASA)
Programas GO do Webb (STScI)
NIRISS (NASA)
NIRCam (NASA)
MIRI (NASA)
NIRSpec (NASA)

 
Top Thingy Right