Estudo de anãs brancas “poluídas” descobre que as estrelas e os planetas crescem ao mesmo tempo

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Uma equipa de astrónomos descobriu que a formação planetária no nosso jovem Sistema Solar começou muito mais cedo do que se pensava anteriormente, com os blocos de construção dos planetas a crescerem ao mesmo tempo que a sua estrela-mãe.
Crédito: Amanda Smith

Uma equipa de astrónomos descobriu que a formação planetária no nosso jovem Sistema Solar começou muito mais cedo do que se pensava anteriormente, com os blocos de construção dos planetas a crescerem ao mesmo tempo que a sua estrela-mãe.

Um estudo de algumas das estrelas mais antigas do Universo sugere que os blocos de construção de planetas como Júpiter e Saturno começaram a formar-se enquanto uma estrela jovem está a crescer.

Pensava-se que os planetas só se formassem quando uma estrela atinge a sua dimensão final, mas novos resultados, publicados na revista Nature Astronomy, sugerem que as estrelas e os planetas “crescem” juntos.

A investigação, liderada pela Universidade de Cambridge, muda a nossa compreensão de como os sistemas planetários, incluindo o nosso próprio Sistema Solar, se formaram, potencialmente resolvendo um grande puzzle da astronomia.

“Temos uma boa ideia de como os planetas se formam, mas uma questão pendente que temos tido é quando eles se formam: a formação planetária começa cedo, quando a estrela-mãe ainda está a crescer, ou milhões de anos mais tarde?” disse a Dra. Amy Bonsor do Instituto de Astronomia de Cambridge, a primeira autora do estudo.

Para tentar responder a esta pergunta, Bonsor e colegas estudaram as atmosferas das estrelas anãs brancas – os antigos e ténues remanescentes de estrelas como o nosso Sol – para investigar os blocos de construção da formação planetária.

O estudo envolveu também investigadores da Universidade de Oxford, da Universidade de Munique, da Universidade de Groninga e do Instituto Max Planck para Investigação do Sistema Solar em Gotinga.

“Algumas anãs brancas são laboratórios espantosos, porque as suas atmosferas finas são quase como cemitérios celestes”, disse Bonsor.

Normalmente, os interiores dos planetas estão fora do alcance dos telescópios. Mas uma classe especial de anãs brancas – conhecidas como sistemas “poluídos” – têm elementos pesados como o magnésio, ferro e cálcio nas suas atmosferas normalmente limpas.

Estes elementos devem ter vindo de pequenos corpos como asteróides deixados para trás pela formação planetária, que chocaram contra as anãs brancas e arderam nas suas atmosferas.

Como resultado, as observações espectroscópicas de anãs brancas poluídas podem sondar os interiores desses asteróides dilacerados, dando aos astrónomos mais informações das condições em que se formaram.

Pensa-se que a formação planetária comece num disco protoplanetário – feito principalmente de hidrogénio, hélio e pequenas partículas de gelo e poeira – em órbita de uma estrela jovem.

De acordo com a teoria actual sobre como os planetas se formam, as partículas de poeira colam-se umas às outras, acabando por formar corpos sólidos cada vez maiores.

Alguns destes corpos maiores vão continuar a acretar material, tornando-se planetas, e alguns permanecem como asteróides, como os que colidiram com as anãs brancas no estudo actual.

Os investigadores analisaram observações espectroscópicas a partir das atmosferas de 200 anãs brancas poluídas em galáxias próximas. De acordo com a sua análise, a mistura de elementos observada nas atmosferas destas anãs brancas só pode ser explicada se muitos dos asteróides originais tivessem derretido, o que fez com que o ferro pesado se afundasse para o núcleo enquanto os elementos mais leves flutuavam à superfície.

Este processo, conhecido como diferenciação, foi o que levou a Terra a ter um núcleo rico em ferro.

“A causa do derretimento só pode ser atribuída a elementos radioactivos de vida muito curta, que existiram nas fases iniciais do sistema planetário, mas que se decompõem em apenas um milhão de anos”, disse Bonsor.

“Por outras palavras, se estes asteróides foram derretidos por algo que só existe durante muito pouco tempo, no início do sistema planetário, então o processo de formação planetária deve começar muito rapidamente”.

O estudo sugere que é provável que o quadro de formação precoce esteja correto, o que significa que Júpiter e Saturno tiveram muito tempo para crescer até aos seus tamanhos actuais.

“O nosso estudo complementa um consenso crescente no campo de que a formação planetária começou cedo, com os primeiros corpos a formarem-se em simultâneo com a estrela”, disse Bonsor. “As análises das anãs brancas poluídas dizem-nos que este processo de fusão radioactiva é um mecanismo potencialmente ubíquo que afecta a formação de todos os exoplanetas”.

“Isto é apenas o começo – de cada vez que encontramos uma nova anã branca, podemos reunir mais evidências e aprender mais sobre como os planetas se formam.

Podemos traçar elementos como o níquel e o crómio e dizer quão grande deve ter sido um asteróide quando estes formaram o seu núcleo de ferro. É espantoso que sejamos capazes de sondar processos como este em sistemas exoplanetários”.

Astronomia On-line
18 de Novembro de 2022



 

581: Os planetas podem ser uma fórmula de anti-envelhecimento para as estrelas

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta impressão de artista mostra um planeta gigante gasoso (em baixo e à direita) orbitando de perto a sua estrela hospedeira (esquerda), com outra estrela à distância (em cima e à direita). As duas estrelas estão elas próprias em órbita uma da outra.
Crédito: NASA/CXC/M.Weiss

De acordo com um novo estudo de vários sistemas, utilizando o Observatório de raios-X Chandra da NASA, os planetas podem forçar as suas estrelas hospedeiras a agir mais jovens do que são.

Esta pode ser a melhor evidência, até à data, de que alguns planetas aparentemente atrasam o processo de envelhecimento das estrelas que orbitam.

Embora a propriedade anti-envelhecimento dos “Júpiteres quentes” (isto é, exoplanetas gigantes gasosos que orbitam uma estrela à distância de Mercúrio, ou até mais perto) já tenha sido vista anteriormente, este resultado é a primeira vez que é sistematicamente documentada, proporcionando o teste mais forte até agora deste fenómeno exótico.

“Na medicina, são necessários muitos pacientes inscritos num estudo para saber se os efeitos são reais ou algum tipo de ‘outlier'”, disse Nikoleta Ilic do Instituto Leibniz para Astrofísica em Potsdam, Alemanha, que liderou este novo estudo.

“O mesmo pode ser verdade em astronomia e este estudo dá-nos a confiança de que estes Júpiteres quentes estão realmente a fazer com que as estrelas que orbitam actuem como se fossem mais jovens”.

Um Júpiter quente pode potencialmente influenciar a sua estrela hospedeira devido às forças das marés, fazendo com que a estrela gire mais rapidamente do que se não tivesse um planeta assim.

Esta rotação mais rápida pode tornar a estrela hospedeira mais activa e produzir mais raios-X, sinais geralmente associados à juventude estelar.

No entanto, tal como com os humanos, há muitos factores que podem determinar a vitalidade de uma estrela. Todas as estrelas abrandam a sua rotação e actividade e sofrem menos erupções à medida que envelhecem.

Dado que é um desafio determinar com precisão as idades da maioria das estrelas, tem sido difícil para os astrónomos identificar se uma estrela é invulgarmente activa porque está a ser afectada por um planeta próximo, tornando-a mais jovem do que realmente é, ou porque é de facto jovem.

O novo estudo liderado por Ilic, recorrendo ao Chandra, abordou este problema através da observação de sistemas binários (com duas estrelas) onde as estrelas estão amplamente separadas, mas apenas uma delas tem um Júpiter quente em órbita. Os astrónomos sabem que, tal como os gémeos humanos, as estrelas em sistemas binários formam-se ao mesmo tempo.

A separação entre as estrelas é demasiado grande para que se possam influenciar mutuamente ou para que o Júpiter quente possa afectar a outra estrela. Isto significa que podem usar a estrela sem planeta no binário como objecto de controle.

“É quase como usar gémeos num estudo onde um gémeo vive num bairro completamente diferente que afecta a sua saúde”, disse a co-autora Katja Poppenhaeger, também do mesmo instituto.

“Ao comparar uma estrela, que hospeda um planeta próximo, com a sua gémea, que não tem um planeta próximo, podemos estudar as diferenças de comportamento de estrelas com a mesma idade”.

A equipa utilizou a quantidade de raios-X para determinar quão “jovem” uma estrela está a agir. Procuraram evidências da influência planeta-para-estrela, estudando quase três dúzias de sistemas em raios-X (a amostra final continha 10 sistemas observados pelo Chandra e seis pelo XMM-Newton da ESA, com vários observados por ambos).

Descobriram que as estrelas com Júpiteres quentes tendem a ser mais brilhantes em raios-X e, portanto, mais activas do que as suas estrelas companheiras sem Júpiteres quentes.

“Em casos anteriores houve algumas pistas muito intrigantes, mas agora temos finalmente evidências estatísticas de que alguns planetas estão, de facto, a influenciar as suas estrelas e a mantê-las jovens”, disse a co-autora Marzieh Hosseini, também do Instituto Leibniz para Astrofísica em Potsdam. “Esperemos que estudos futuros ajudem a descobrir mais sistemas para melhor compreender este efeito”.

O artigo que descreve estes resultados foi publicado na edição de Julho de 2022 da revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e pode ser consultado online.

Astronomia On-line
4 de Novembro de 2022



 

482: Descoberta de “Terra” sem atmosfera muda tudo na procura de vida extraterrestre

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/DESCOBERTAS/UNIVERSO

NASA
Planeta Sem Atmosfera

Cientistas consideram que a condição deste planeta possa ser um mau sinal para planetas ainda mais afastados deste tipo de estrela.

A descoberta de um planeta com características semelhantes à da Terra poderia mudar, à primeira vista, significativamente a forma como procuramos a vida noutros planetas.

Os astrónomos descobriram um planeta semelhante à Terra que orbita um anão M, os quais não têm qualquer atmosfera. Com um tamanho ligeiramente maior que a Terra, este planeta sem atmosfera – GJ 1252b- orbita as suas estrelas duas vezes por dia, acreditando-se, pela sua proximidade à estrela, que é intensamente quente e inóspito.

Este estudo implica que muitos planetas que orbitam estas estrelas podem igualmente carecer de atmosferas e, como consequência, é pouco provável que suportem vida porque as anãs-M são tão ubíquas. Michelle Hill, astrofísica da UC Riverside, e co-autora do estudo explicou: “A pressão da radiação da estrela é imensa, o suficiente para rebentar com a atmosfera de um planeta”.

Os astrónomos observaram o GJ 1252b durante um eclipse secundário e estudaram a radiação infravermelha do planeta para estabelecer que ela é desprovida de atmosfera. Este eclipse acontece quando um planeta passa à frente de uma estrela, bloqueando tanto a luz do planeta como a luz reflectida da estrela.

A radiação revelou as temperaturas diurnas sufocantes do planeta, que se pensa ultrapassarem os 2,242 graus Fahrenheit. Esta temperatura é tão elevada que derreteria materiais como ouro, prata e o cobre na superfície do planeta. Os astrónomos acreditavam não haver atmosfera devido ao calor e à alegada baixa pressão superficial.

Stephen Kane, astrofísico da UCR e co-autor do estudo disse: “Mesmo com uma enorme quantidade de dióxido de carbono, que aprisiona o calor, os investigadores concluíram que o GJ 1252b continuaria a ser incapaz de se agarrar a uma atmosfera.

O planeta poderia ter 700 vezes mais carbono do que a Terra tem, e ainda assim não teria uma atmosfera. Inicialmente, acumular-se-ia, mas depois afunilar-se-ia e corroeria“.

Hill explicou, citada pela Tech Explorist, que “é possível que a condição deste planeta possa ser um mau sinal para planetas ainda mais afastados deste tipo de estrela. Isto é algo que aprenderemos com o Telescópio Espacial James Webb, que estará a olhar para planetas como estes”.

  ZAP //
26 Outubro, 2022



 

297: Telescópio capta choque de planetas a mais de 300 anos-luz da Terra

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Um vislumbre dramático das consequências de uma colisão entre dois exoplanetas está dando aos cientistas uma visão do que pode acontecer quando planetas se chocam. Um evento semelhante no Sistema Solar pode ter formado nossa Lua.

Telescópio capta choque de planetas a mais de 300 anos-luz da Terra © Concepção artística do choque dos exoplanetas: a poeira aquecida num sistema estelar já maduro foi a principal evidência da colisão. Crédito: NASA/SOFIA/Lynette Cook

O incidente ocorreu no sistema binário BD +20°307, que fica a mais de 300 anos-luz da Terra. As suas duas estrelas têm pelo menos um bilião de anos.

No entanto, esse sistema maduro mostrou sinais de detritos empoeirados em turbilhão que não são frios, como seria de esperar em estrelas dessa idade. Em vez disso, os detritos são quentes, reforçando que foram produzidos em tempo relativamente recente pelo impacto de dois corpos do tamanho de planetas.

Há uma década, as observações desse sistema por observatórios terrestres e pelo Telescópio Espacial Spitzer, da NASA, deram as primeiras pistas dessa colisão quando os detritos quentes foram encontrados.

Agora, o Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, ou SOFIA) revelou que o brilho infravermelho dos detritos aumentou mais de 10% – um sinal de que agora existe ainda mais poeira quente.

Os resultados do estudo, publicado na revista “Astrophysical Journal”, confirmam ainda que uma colisão extrema entre exoplanetas rochosos pode ter ocorrido num tempo relativamente recente.

Colisões como essas podem mudar os sistemas planetários. Acredita-se que uma colisão entre um corpo do tamanho de Marte e a Terra, ocorrido 4,5 biliões de anos atrás, tenha criado detritos que posteriormente formariam a Lua.

Poeira quente

“A poeira quente em torno do BD +20°307 dá-nos uma ideia de como podem ser os impactos catastróficos entre exoplanetas rochosos”, disse Maggie Thompson, aluna de graduação da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, e principal autora do artigo. “Queremos saber como esse sistema evolui posteriormente após o impacto extremo.”

Os planetas formam-se quando partículas de poeira ao redor de uma estrela jovem se unem e essa aglomeração cresce com o tempo. Após a formação de um sistema planetário, os resíduos restantes permanecem geralmente em regiões frias e longínquas, como o Cinturão de Kuiper, localizado além de Neptuno no nosso sistema solar.

Os astrónomos esperam encontrar poeira quente em torno dos jovens sistemas solares. À medida que evoluem, as partículas de poeira continuam a colidir e posteriormente tornam-se pequenas o suficiente para serem expelidas de um sistema ou puxadas para a estrela.

A poeira quente em torno de estrelas mais velhas, como Sol e as duas no sistema BD +20°307, deveria ter desaparecido há muito tempo.

Estudar os detritos empoeirados em torno das estrelas não apenas ajuda os astrónomos a aprender como os sistemas de exoplanetas evoluem, mas também cria uma imagem mais completa da história do Sistema Solar.

Mudanças no disco

“Esta é uma rara oportunidade de estudar colisões catastróficas que ocorrem tardiamente na história de um sistema planetário”, disse Alycia Weinberger, cientista da equipe do Departamento de Magnetismo Terrestre do Instituto Carnegie, em Washington, e principal pesquisadora do projecto. “As observações do SOFIA mostram mudanças no disco empoeirado numa escala de tempo de apenas alguns anos.”

Observações por infravermelho, como as da câmara infravermelha do SOFIA, são cruciais para descobrir pistas ocultas na poeira cósmica. Quando observado com luz infravermelha, o sistema BD +20°307 é muito mais brilhante do que o que se espera apenas pelas suas estrelas. A energia extra vem do brilho dos detritos empoeirados, que não podem ser vistos noutros comprimentos de onda.

Embora existam vários mecanismos que podem fazer a poeira brilhar mais intensamente – ela pode estar absorvendo mais calor das estrelas ou aproximando-se das estrelas –, é improvável que isso aconteça em apenas 10 anos, um tempo extremamente curto para mudanças cósmicas.

Uma colisão planetária, no entanto, injectaria com facilidade uma grande quantidade de poeira muito rapidamente. Isso fornece mais evidências de que dois exoplanetas colidiram. A equipe está analisando dados das observações de acompanhamento para verificar se há outras alterações no sistema.

O SOFIA é um Boeing 747SP modificado para transportar um telescópio de 106 polegadas de diâmetro. É um projecto conjunto da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão (DLR).

MSN Notícias
Revista Planeta
18.09.2022



 

280: É um planeta: novas evidências de um planeta bebé em formação

CIÊNCIA/ASTRONOMIA/PLANETAS

Ilustração de um pequeno planeta semelhante a Saturno descoberto no sistema LkCa 15. O planeta reside dentro de anéis densos de poeira e gás que rodeiam uma estrela amarela brilhante. O material acumula-se num “tufo” e num arco, cada um a cerca de 60 graus de distância do planeta. Nota: esta ilustração não está à escala.
Crédito: M.Weiss/Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian

Os astrónomos concordam que os planetas nascem em discos proto-planetários – anéis de poeira e gás que rodeiam estrelas jovens e recém-nascidas. Embora centenas destes discos tenham sido vistos em todo o Universo, as observações do nascimento e observação planetária real têm-se revelado difíceis dentro destes ambientes.

Agora, astrónomos do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian desenvolveram uma nova forma de detectar estes esquivos planetas recém-nascidos – e com ela, evidências conclusivas de um pequeno Neptuno ou um planeta parecido com Saturno à espreita num disco. Os resultados foram descritos na revista The Astrophysical Journal Letters.

“A detecção directa de planetas jovens é muito desafiante e até agora só foi bem-sucedida num ou dois casos”, diz Feng Long, colega pós-doutorada no Centro para Astrofísica, que liderou o estudo. “Os planetas são sempre demasiado ténues de ver porque estão embebidos em camadas espessas de gás e poeira”.

Os cientistas devem antes procurar pistas para inferir que um planeta se está a desenvolver sob a poeira.

“Nos últimos anos, vimos muitas estruturas em discos que pensamos ser causadas pela presença de um planeta, mas que também podem ser causadas por outra coisa”, diz Long. “Precisamos de novas técnicas para ver e suportar que um planeta está lá”.

Para o seu estudo, Long decidiu reexaminar um disco proto-planetário conhecido como LkCa 15. Localizado a 518 anos-luz de distância, o disco situa-se na direcção da constelação de Touro. Os cientistas relataram anteriormente evidências de formação planetária no disco, utilizando observações com o Observatório ALMA.

Long debruçou-se sobre novos dados ALMA de alta resolução de LkCa 15, obtidos principalmente em 2019, e descobriu duas fracas características que não tinham sido detectadas anteriormente.

A cerca de 42 unidades astronómicas da estrela – ou 42 vezes a distância da Terra ao Sol – Long descobriu um anel empoeirado com dois aglomerados brilhantes e separados de material em órbita. O material tomou a forma de um pequeno “tufo” e de um arco maior, e estavam separados por 120 graus.

Long examinou o cenário com modelos de computador para descobrir o que estava a provocar a acumulação de material e aprendeu que o seu tamanho e localização correspondiam ao modelo para a presença de um planeta.

“Este arco e ‘tufo’ estão separados por cerca de 120 graus”, diz ela. “Esse grau de separação não acontece por acaso – é importante matematicamente”.

Long aponta para locais no espaço conhecidos como pontos de Lagrange, onde dois corpos em movimento – como uma estrela e um planeta em órbita – produzem regiões de maior atracção à sua volta, onde a matéria pode acumular-se.

“Estamos a ver que este material não está apenas a flutuar livremente, é estável e tem uma preferência onde quer estar localizado com base na física e nos objectos envolvidos”, explica Long.

Neste caso, o arco e o “tufo” de material que Long detectou estão localizados nos pontos L4 e L5 de Lagrange. Escondido a 60 graus entre eles está um pequeno planeta que provoca a acumulação de poeira nos pontos L4 e L5.

Os resultados mostram que o planeta tem aproximadamente o tamanho de Neptuno ou Saturno, e cerca de um a três milhões de anos (relativamente jovem quando se trata de planetas).

A imagem directa do pequeno planeta recém-nascido pode não ser possível devido a restrições tecnológicas, mas Long pensa que mais observações ALMA de LkCa 15 possam fornecer evidências adicionais que apoiam a sua descoberta planetária.

Ela também espera que a sua nova abordagem para a detecção de planetas – com material preferencialmente acumulado nos pontos de Lagrange – seja utilizada no futuro por astrónomos.

“Espero que este método possa ser amplamente adoptado no futuro”, diz ela. “A única advertência é que isto requer dados muito profundos, uma vez que o sinal é fraco”.

Este estudo envolveu observações ALMA de alta resolução obtidos com os receptores de Banda 6 (1,3 mm) e Banda 7 (0,88 mm).

Astronomia On-line
16 de Setembro de 2022



 

252: Descobertos dois super planetas com potencial para receber vida. Serão a “nova Terra”?

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Um dos grandes impulsos da astronomia é a descoberta de potenciais planetas onde haja vida ou possa abrigar a nossa. A humanidade para prolongar a sua existência por mais de 4 mil milhões de anos tem de partir, tem de conseguir um novo planeta que seja a casa dos terráqueos. Numa das recentes descobertas, os astrónomos detectaram dois super planetas potencialmente habitáveis.

Ambos estão a apenas 100 anos-luz, são planetas rochosos em órbita da estrela LP 890-9. Esta é uma descoberta que está a prender a atenção dos caçadores de exoplanetas “que podem ter condições de habitabilidade”.

Será este o planeta que poderá ser “a nova Terra”?

Um par de planetas rochosos, em órbita da estrela LP 890-9 – também conhecida como SPECULOOS 2, poderão ter condições para serem habitados. Pelo menos um deles pode ser o segundo exoplaneta mais habitável descoberto até agora.

Os planetas são chamados LP 890-9b – que já tinham sido avistados antes, mas sabíamos pouco sobre isso – e LP 890-9c, também chamado de SPECULOOS-2c.

Apenas alguns detalhes são conhecidos sobre a SPECULOOS-2c além do seu tamanho e os oito dias que leva para orbitar a sua estrela, LP 890-9. Amaury Triaud na Universidade de Birmingham, Reino Unido, e os seus colegas, que a avistaram, esperam que o Telescópio Espacial James Webb (JWST) possa trazer mais dados em relação a aspectos como a existência de atmosfera e outras características que se suspeita que tenham.

Aliás, são estas resposta que nos informam sobre o potencial do planeta para acolher vida. Estar na zona habitável em torno de uma estrela significa que as condições não são demasiado quentes ou demasiado frias, pelo que poderá existir água líquida na superfície.

Como foi descoberta esta dupla de exoplanetas?

Para encontrar planetas noutros sistemas solares, os astrónomos podem procurar o escurecimento da luz de uma estrela quando um planeta passa em frente dela, perturbando a nossa visão.

No entanto, isto é difícil de conseguir quando uma estrela é tão brilhante como o nosso próprio sol, porque os planetas são comparativamente mais escuros, mas mais fáceis de detectar se a estrela hospedeira for mais fria e mais escura, como as anãs vermelhas.

Figura 1: Uma renderização concetual da descoberta. (Crédito: Astrobiology Center/MuSCAT team)

Segundo o que foi dado a conhecer, SPECULOOS 2c tem um raio 30 a 40% maior do que o da Terra e leva apenas 8,4 dias a orbitar a sua estrela (a Terra leva 365 dias).

Tem uma característica, contudo, muito diferente da Terra. Sofrem de acoplamento gravitacional. Isto é, há um lado do planeta que é sempre dia e o outro é sempre noite.

Exemplo de um corpo celeste “preso” gravitacionalmente”.

Apesar destas diferenças, a equipa estima que parece ser o segundo planeta mais habitável descoberto até agora, depois do TRAPPIST-1e, fora do nosso sistema solar, e ainda pode potencialmente ter água líquida na sua superfície.

O planeta exterior está no limite interior do que se chama a zona habitável, um pouco como a Terra. A partir dos meus cálculos, o sistema é o segundo melhor no momento para estudar o clima ou descobrir a atmosfera com um instrumento como o JWST.

Disse Amaury Triaud, um estudiosos dos exoplanetas.

Há uma lista de possíveis exoplanetas que podem ser habitáveis

Em 2021, o satélite Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) da NASA, que procura exoplanetas pelo espaço, divulgou uma lista de planetas potenciais recentemente descobertos.

Um destes planetas, o TOI-4306.01, também chamado LP 890-9b, chamou a atenção de Triaud e da sua equipa, pelo que seguiram com telescópios terrestres em todo o mundo, durante mais de 600 horas de observação na sua estrela anfitriã.

Para além de confirmarem a descoberta inicial do TESS, descobriram também um segundo planeta, SPECULOOS-2c. Não conseguiram medir quaisquer outros detalhes para além do seu raio e órbita, mas com base na proximidade das órbitas da sua estrela e da sua radiação estimada, e uma massa projectada a partir do seu raio com base no que sabemos sobre outros exoplanetas, Triaud e a sua equipa calcularam que se encontrava directamente na zona habitável.

A definição de uma zona habitável para uma determinada estrela muda dependendo das propriedades dessa estrela, mas os investigadores esperam que as observações com JWST possam ajudá-los a ajustar a sua definição e revelar muito mais, tais como as massas dos planetas e se têm atmosferas.
Pplware
Autor: Vítor M.
10 Set 2022



 

156: Webb detecta dióxido de carbono em atmosfera exoplanetária

CIÊNCIA/ASTRONOMIA

Esta é uma impressão artística do aspecto do exoplaneta WASP-39 b, com base no conhecimento actual 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 indirecto pelo Webb, bem como de outros telescópios espaciais e terrestres. O Webb não capturou uma imagem directa 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 detectar 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 detecções 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 factores 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 exactamente 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 detecção.

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 detectada 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 detecção de um sinal tão claro de dióxido de carbono em WASP-39b é um bom sinal para a detecção 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 detecções 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 objectivo 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”.

Astronomia On-line
30 de Agosto de 2022