O James Webb deve observar o sistema planetário Trappist-1, que contém 7 planetas similares à Terra, sendo 3 em zona habitável, ainda no início de sua campanha de observação.
Novas pesquisas de astrônomos da Universidade de Washington usam o intrigante sistema planetário TRAPPIST-1 como uma espécie de laboratório para modelar não os próprios planetas, mas como o próximo Telescópio Espacial James Webb pode detectar e estudar suas atmosferas, no caminho para procurar vida além da Terra.
O estudo, liderado por Jacob Lustig-Yaeger, um estudante de doutorado em astronomia da Universidade de Washington, descobriu que o telescópio James Webb, com lançamento previsto para 2021, pode ser capaz de aprender informações importantes sobre as atmosferas dos mundos TRAPPIST-1, mesmo em seu primeiro ano de operação, a menos que – como diz uma velha canção – as nuvens atrapalhem.
“O telescópio James Webb foi construído e temos uma ideia de como ele funcionará”, disse Lustig-Yaeger. “Usamos modelagem computacional para determinar a maneira mais eficiente de usar o telescópio para responder à pergunta mais básica que queremos fazer, que é: existem atmosferas nesses planetas ou não?”
Seu artigo, “The Detectability and Characterization of the TRAPPIST-1 Exoplanet Atmospheres with JWST”, foi publicado online em junho no Astronomical Journal.
O sistema TRAPPIST-1, a 39 anos-luz – ou cerca de 235 trilhões de milhas – de distância na constelação de Aquário, interessa aos astrônomos por causa de seus sete planetas rochosos em órbita, ou semelhantes à Terra. Três desses mundos estão na zona habitável da estrela ? aquela faixa de espaço ao redor de uma estrela que é perfeita para permitir a água líquida na superfície de um planeta rochoso, dando assim uma chance à vida.
A estrela, TRAPPIST-1, era muito mais quente quando se formou do que é agora, o que teria submetido todos os sete planetas ao oceano, gelo e perda atmosférica no passado.
“Há uma grande questão no campo agora se esses planetas têm atmosferas, especialmente os planetas mais internos”, disse Lustig-Yaeger. “Depois de confirmarmos que existem atmosferas, o que podemos aprender sobre a atmosfera de cada planeta – as moléculas que a compõem?”
Dada a maneira como ele sugere que o Telescópio Espacial James Webb possa pesquisar, ele pode aprender muito em pouco tempo, segundo este artigo.
Os astrônomos detectam exoplanetas quando eles passam em frente ou “transitam” sua estrela hospedeira, resultando em um escurecimento mensurável da luz estelar. Os planetas mais próximos de suas estrelas transitam com mais frequência e, portanto, são um pouco mais fáceis de estudar. Quando um planeta transita por sua estrela, um pouco da luz da estrela passa pela atmosfera do planeta, com o qual os astrônomos podem aprender sobre a composição molecular da atmosfera.
Lustig-Yaeger disse que os astrônomos podem ver pequenas diferenças no tamanho do planeta quando observam diferentes cores, ou comprimentos de onda, de luz.
“Isso acontece porque os gases na atmosfera do planeta absorvem luz apenas em cores muito específicas. Como cada gás tem uma ‘impressão digital espectral’ única, podemos identificá-los e começar a juntar a composição da atmosfera do exoplaneta.”
Lustig-Yaeger disse que a modelagem da equipe indica que o telescópio James Webb, usando uma ferramenta de bordo versátil chamada Espectrógrafo de Infravermelho Próximo, pode detectar as atmosferas de todos os sete planetas TRAPPIST-1 em 10 ou menos trânsitos – se eles tiverem atmosferas livres de nuvens. . E é claro que não sabemos se eles têm ou não nuvens.
Se os planetas TRAPPIST-1 tiverem nuvens espessas e globalmente envolventes como Vênus, a detecção de atmosferas pode levar até 30 trânsitos.
“Mas esse ainda é um objetivo alcançável”, disse ele. “Isso significa que, mesmo no caso de nuvens realistas de alta altitude, o telescópio James Webb ainda será capaz de detectar a presença de atmosferas – o que antes do nosso artigo não era conhecido.”
Muitos exoplanetas rochosos foram descobertos nos últimos anos, mas os astrônomos ainda não detectaram suas atmosferas. A modelagem neste estudo, disse Lustig-Yaeger, “demonstra que, para este sistema TRAPPIST-1, a detecção de atmosferas de exoplanetas terrestres está no horizonte com o Telescópio Espacial James Webb – talvez dentro de sua missão primária de cinco anos”.
A equipe descobriu que o telescópio Webb pode ser capaz de detectar sinais de que os planetas TRAPPIST-1 perderam grandes quantidades de água no passado, quando a estrela era muito mais quente. Isso pode deixar instâncias em que o oxigênio produzido abioticamente ? não representativo da vida ? preenche uma atmosfera de exoplaneta, o que poderia dar uma espécie de “falso positivo” para a vida. Se este for o caso dos planetas TRAPPIST-1, o telescópio Webb também poderá detectá-los.
Os coautores de Lustig-Yaeger, ambos com a UW, são a professora de astronomia Victoria Meadows, que também é pesquisadora principal do Laboratório Planetário Virtual baseado na UW; e o estudante de doutorado em astronomia Andrew Lincowski. O trabalho segue, em parte, o trabalho anterior de Lincowski modelando climas possíveis para os sete mundos TRAPPIST-1.
“Ao fazer este estudo, analisamos: Quais são os melhores cenários para o Telescópio Espacial James Webb? O que será capaz de fazer? Porque definitivamente haverá mais planetas do tamanho da Terra encontrados antes do lançamento em 2021.”
Publicado em 19/02/2022 07h58
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