O telescópio espacial James Webb acabou de "marcar outro gol": um retrato molecular e químico dos céus de um mundo distante.
© STScI (ilustração do exoplaneta WASP-39 b e sua estrela)
Ao passo que o Webb e outros telescópios espaciais, incluindo o telescópio espacial Hubble, revelaram anteriormente ingredientes isolados da atmosfera quente deste planeta, as novas leituras fornecem um menu completo de átomos, moléculas e até mesmo sinais de química ativa e nuvens. Os últimos dados também fornecem pistas de como estas nuvens podem parecer quando vistas de perto: isoladas em vez de como um cobertor único e uniforme sobre o planeta.
O conjunto de instrumentos altamente sensíveis do telescópio analisou a atmosfera de WASP-39 b, um "Saturno quente" (um planeta tão massivo quanto Saturno, mas numa órbita mais íntima que a de Mercúrio em torno do Sol) em órbita de uma estrela a cerca de 700 anos-luz de distância.
Um perfil dos constituintes atmosféricos de WASP-39 b inclui água, dióxido de enxofre, monóxido de carbono, sódio e potássio. As descobertas são um bom presságio da capacidade dos instrumentos do Webb em realizar explorações exoplanetárias. Isto inclui a análise das atmosferas de planetas menores e rochosos, como os do sistema TRAPPIST-1.
Os achados foram detalhados num conjunto de cinco novos artigos científicos, três dos quais já foram divulgados pela imprensa científica e dois ainda estão em revisão. Entre as revelações sem precedentes está a primeira detecção, numa atmosfera exoplanetária, de dióxido de enxofre, uma molécula produzida a partir de reações químicas desencadeadas pela luz altamente energética da estrela hospedeira do planeta. Na Terra, a camada protetora de ozônio, na atmosfera superior, é criada de forma semelhante. Esta é a primeira vez que ocorreram evidências concretas de fotoquímica em exoplanetas.
A proximidade do planeta à sua estrela progenitora, oito vezes mais perto do que Mercúrio está do Sol, também o torna um laboratório ideal para estudar os efeitos da radiação das estrelas hospedeiras nos exoplanetas. Um melhor conhecimento da ligação estrela-planeta deverá trazer uma compreensão mais profunda de como estes processos afetam a diversidade dos planetas observados na Galáxia.
O Webb também verificou a presença de dióxido de carbono (CO2) com maior resolução, fornecendo duas vezes mais dados do que os relatados nas suas observações anteriores. Entretanto, o monóxido de carbono (CO) foi detectado, mas as assinaturas óbvias de metano (CH4) e sulfureto de hidrogênio (H2S) ficaram ausentes dos dados do Webb. Se presentes, estas moléculas existem a níveis muito baixos.
Para capturar este largo espectro da atmosfera de WASP-39 b, uma equipe internacional de centenas de cientistas analisou independentemente os dados de quatro modos dos instrumentos finamente calibrados do telescópio Webb.
Ter uma lista tão completa de ingredientes químicos numa atmosfera exoplanetária também fornece aos cientistas um vislumbre da abundância de diferentes elementos uns em relação aos outros, tais como as taxas carbono/oxigênio ou potássio/oxigênio. Isto, por sua vez, proporciona uma visão de como este planeta, e talvez outros, se formou a partir do disco de gás e poeira que rodeava a sua estrela nos seus primeiros anos.
O inventário químico de WASP-39 b sugere uma história de colisões e fusões de corpos menores chamados planetesimais. A abundância de enxofre relativamente ao hidrogênio indicou que o planeta presumivelmente sofreu uma grande acreção de planetesimais que podem fornecer estes ingredientes à atmosfera. Os dados também indicam que o oxigênio é muito mais abundante do que o carbono na atmosfera. Isto indica potencialmente que WASP-39 b se formou originalmente muito longe da estrela central.
Ao revelar com precisão os detalhes de uma atmosfera exoplanetária, os instrumentos do telescópio Webb tiveram um desempenho muito superior às expectativas dos cientistas.
Fonte: Space Telescope Science Institute
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