Embora não orbitem em torno do nosso Sol, os sub-Netunos são o tipo mais comum de exoplanetas observados na nossa Galáxia.
© STScI (ilustração do exoplaneta TOI-421 b e sua estrela hospedeira)
Estes planetas gasosos menores que os nossos gigantes estão envoltos em mistério, e muitas vezes, em muita neblina.
Agora, ao observar o exoplaneta TOI-421 b, o Ttlescópio espacial James Webb está ajudando os astrônomos a compreender os sub-Netunos de uma forma que não era possível antes do lançamento do telescópio.
A existência de sub-Netunos era inesperada antes de terem sido descobertos pelo telescópio espacial Kepler da NASA na década passada. Agora, os astrônomos estão tentando perceber de onde vieram estes planetas e porque são tão comuns. Antes do Webb, os cientistas tinham muito pouca informação sobre eles. Embora os sub-Netunos sejam algumas vezes maiores do que a Terra, são ainda muito menores do que os planetas gigantes gasosos e tipicamente mais frios do que os Júpiteres quentes, o que torna a sua observação muito mais difícil do que a dos seus homólogos gigantes gasosos.
Uma importante descoberta anterior ao Webb foi que a maioria das atmosferas dos sub-Netunos tinha espectros de transmissão simples ou sem características. Isto significa que quando o espetro do planeta era observado à medida que este passava em frente da sua estrela hospedeira, em vez de serem vistas características espectrais - as impressões digitais químicas que revelariam a composição da atmosfera - são notadas apenas um espectro achatado.
Os astrônomos concluíram, a partir de todos esses espectros, que pelo menos certos sub-Netunos estavam provavelmente muito obscurecidos por nuvens ou neblinas. Porque é que observamos este planeta, TOI-421 b? A razão é que existiam alguns dados anteriores que implicavam que talvez os planetas numa determinada gama de temperaturas estivessem menos envoltos em neblina ou nuvens do que outros. Esse limiar de temperatura é de cerca de 570°C. Abaixo dessa temperatura, é colocada a hipótese de ocorrer um conjunto complexo de reações fotoquímicas entre a luz solar e o gás metano, o que provocaria a neblina.
Mas os planetas mais quentes não deveriam ter metano e, portanto, talvez não devessem ter neblina. A temperatura de TOI-421 b é de cerca de 720ºC, muito acima do presumível limiar. Sem neblina ou nuvens, foi vista uma atmosfera clara.
© STSCI (espectro de substâncias químicas na atmosfera)
Um espectro de transmissão captado pelo telescópio espacial James Webb revela substâncias químicas na atmosfera do sub-Netuno quente TOI-421 b.
A equipe encontrou vapor de água na atmosfera do planeta, bem como assinaturas provisórias de monóxido de carbono e dióxido de enxofre. Depois, há moléculas que não foram detectadas, como o metano e o dióxido de carbono. A partir dos dados, podem também inferir que existe uma grande quantidade de hidrogênio na atmosfera de TOI-421 b. A atmosfera leve de hidrogênio foi a grande surpresas.
Isto sugere que TOI-421 b pode ter sido formado e evoluído de forma diferente dos sub-Netunos mais frios observados anteriormente. A atmosfera dominada pelo hidrogênio é também interessante porque imita a composição da estrela hospedeira de TOI-421 b. Para além de ser mais quente do que outros sub-Netunos observados anteriormente com o Webb, TOI-421 b orbita uma estrela semelhante ao Sol. A maioria dos outros sub-Netunos que foram observados até agora orbitam estrelas menores e frias, chamadas anãs vermelhas.
Será TOI-421 b emblemático dos sub-Netunos quentes que orbitam estrelas semelhantes ao Sol, ou apenas demonstrativo de que os exoplanetas são muito diversos? Para descobrir, os pesquisadores gostariam de observar mais sub-Netunos quentes para determinar se este é um caso único ou uma tendência mais alargada. Esperam obter informações sobre a formação e evolução destes exoplanetas comuns.
As descobertas foram publicadas no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Fonte: Space Telescope Science Institute