Por mais de uma década, os astrônomos vêm tentando observar mais de perto o GJ 1214b, um exoplaneta a 40 anos-luz da Terra. Seu maior obstáculo é uma espessa camada de neblina que cobre o planeta, protegendo-o dos olhos de sondagem dos telescópios espaciais e frustrando os esforços para estudar sua atmosfera.
O novo Telescópio Espacial James Webb (James Webb) da NASA resolveu esse problema. A tecnologia infravermelha do telescópio permite que ele veja objetos planetários e recursos que antes eram obscurecidos por neblinas, nuvens ou poeira espacial, auxiliando os astrônomos em sua busca por planetas habitáveis e galáxias primitivas.
Uma equipe de pesquisadores usou o James Webb para observar a atmosfera do GJ 1214b medindo o calor que ele emite enquanto orbita sua estrela hospedeira. Seus resultados, publicados na revista Nature em 10 de maio de 2023, representam a primeira vez que alguém detectou diretamente a luz emitida por um exoplaneta sub-Netuno – uma categoria de planetas maiores que a Terra, mas menores que Netuno.
Embora GJ 1214b seja quente demais para ser habitável, os pesquisadores descobriram que sua atmosfera provavelmente contém vapor d’água – possivelmente até quantidades significativas – e é composta principalmente de moléculas mais pesadas que o hidrogênio. A professora associada de astronomia da Universidade de Maryland, Eliza Kempton, principal autora do estudo, disse que suas descobertas marcam um ponto de virada no estudo de planetas sub-Netuno como GJ 1214b.
“Estou em busca de entender o GJ 1214b há mais de uma década”, disse Kempton. “Quando recebemos os dados para este artigo, pudemos ver a luz do planeta simplesmente desaparecer quando foi atrás de sua estrela hospedeira. Isso nunca havia sido visto neste planeta ou em qualquer outro planeta de sua classe, então o James Webb é realmente cumprindo sua promessa.”
Uma ‘nova luz’
Sub-Netunos são o tipo mais comum de planeta na Via Láctea, embora não exista nenhum em nosso sistema solar. Apesar da escuridão da atmosfera de GJ 1214b, Kempton e seus co-autores determinaram que o planeta ainda era sua melhor chance de observar a atmosfera sub-Netuno por causa de sua estrela hospedeira brilhante, mas pequena.
Em seu artigo, os pesquisadores mediram a luz infravermelha que o GJ 1214b emitiu ao longo de cerca de 40 horas – o tempo que o planeta leva para orbitar sua estrela. À medida que o dia se transforma em noite, a quantidade de calor que muda de um lado de um planeta para o outro depende em grande parte do que sua atmosfera é feita. Conhecido como observação de curva de fase, esse método de pesquisa abriu uma nova janela para a atmosfera do planeta.
“O James Webb opera em comprimentos de onda de luz mais longos do que os observatórios anteriores, o que nos dá acesso ao calor emitido pelo planeta e nos permite criar um mapa da temperatura do planeta”, disse Kempton. “Finalmente conseguimos ver o GJ 1214b sob uma nova luz.”
Medindo o movimento e a flutuação do calor, os pesquisadores determinaram que GJ 1214b não possui uma atmosfera dominada por hidrogênio.
Potencial mundo aquático?
A questão de saber se GJ 1214b contém água há muito interessa aos astrônomos. Observações anteriores do Telescópio Espacial Hubble da NASA sugeriram que GJ 1214b poderia ser um mundo aquático – um termo vago para qualquer planeta que contenha uma quantidade significativa de água.
Os dados mais recentes do James Webb revelaram vestígios de água, metano ou alguma mistura dos dois. Essas substâncias correspondem a uma sutil absorção de luz observada na faixa de comprimento de onda observada pelo James Webb. Mais estudos serão necessários para determinar a composição exata da atmosfera do planeta, mas Kempton disse que as evidências permanecem consistentes com a possibilidade de grandes quantidades de água.
“GJ 1214b, com base em nossas observações, pode ser um mundo aquático”, disse Kempton. “Achamos que detectamos vapor d’água, mas é um desafio porque a absorção de vapor d’água se sobrepõe à absorção de metano, então não podemos dizer 100% que detectamos vapor d’água e não metano. No entanto, vemos essa evidência em ambos os hemisférios do planeta, o que aumenta nossa confiança de que realmente há água ali.”
Refletindo sobre as descobertas
Os pesquisadores fizeram outra descoberta surpreendente em seu estudo: GJ 1214b é incrivelmente reflexivo. O planeta não estava tão quente quanto o esperado, o que indica aos pesquisadores que algo na atmosfera está refletindo a luz.
Kempton disse que há muito espaço para estudos de acompanhamento, incluindo aqueles que analisam mais de perto os aerossóis de alta altitude que formam a névoa – ou possivelmente nuvens – na atmosfera de GJ 1214b. Anteriormente, os pesquisadores pensavam que poderia ser uma substância escura e fuligem que absorve a luz. No entanto, a descoberta de que o exoplaneta é reflexivo levanta novas questões.
“O que quer que esteja criando as névoas ou nuvens não é o que esperávamos. É brilhante, reflexivo e isso é confuso e surpreendente”, disse Kempton. “Isso vai nos apontar para muitos estudos adicionais para tentar entender o que essas névoas poderiam ser”.
Publicado em 19/05/2023 20h33
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