Astrônomos usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA observaram mais de perto a atmosfera de um raro planeta gigante que tem uma temperatura surpreendentemente semelhante à da Terra. Um novo estudo mostra que a atmosfera do planeta TOI-199b, do tamanho de Saturno, contém metano.
A descoberta é notável porque os planetas gigantes são normalmente encontrados em temperaturas extremas. No nosso sistema solar, Júpiter e Saturno são muito frios porque orbitam longe do sol. Muitos dos exoplanetas gigantes descobertos fora do nosso sistema solar são “Júpiteres quentes”, planetas que orbitam muito perto das suas estrelas, com temperaturas que atingem milhares de graus.
TOI-199b está em algum lugar no meio. É um dos poucos planetas gigantes temperados conhecidos, e os investigadores dizem que esta é a primeira vez que a atmosfera de um destes planetas é estudada com tanto detalhe.
As descobertas podem ajudar os cientistas a melhorar os modelos de como os planetas e as atmosferas se formam e evoluem. Os pesquisadores também dizem que o trabalho poderá, em última análise, fornecer novos insights sobre a atmosfera da Terra.
A pesquisa, liderada por cientistas da Penn State University e do Jet Propulsion Laboratory (JPL) da NASA em Caltech, foi publicada em 20 de maio em ” revista astronômica.
“Uma das principais vantagens de estudar planetas fora do nosso sistema solar, conhecidos como exoplanetas, é a capacidade de estudar muitos tipos diferentes de planetas, especialmente aqueles que não vemos no nosso sistema solar, para compreender como os sistemas planetários se formam e evoluem,” disse o líder da equipa de investigação Renyu Hu, professor associado de astronomia e astrofísica no Eberly College of Science da Penn State. “Desde 1992, Aleksander, da Penn State. Desde a descoberta do primeiro exoplaneta por Wolszczan e outras equipes, os astrônomos descobriram milhares de exoplanetas.
Um planeta gigante com temperaturas excepcionalmente amenas
TOI-199b orbita uma estrela a mais de 330 anos-luz da Terra, orbitando-a aproximadamente a cada 100 dias.
A temperatura do planeta é estimada em cerca de 175 graus Fahrenheit. Embora ainda seja muito quente para os padrões diários, é muito mais frio do que a maioria dos exoplanetas gigantes estudados até hoje. Em comparação, as temperaturas dentro de um carro estacionado sob a luz solar direta podem facilmente subir para níveis semelhantes na Terra.
Isto torna o TOI-199b muito mais ameno do que os Júpiteres quentes e também muito mais quente do que os gigantes gasosos gelados do nosso sistema solar, onde as temperaturas podem cair centenas de graus abaixo de zero.
Como o JWST estuda a atmosfera da Terra
Para estudar a atmosfera do TOI-199b, os pesquisadores usaram um método chamado espectroscopia de transmissão. Esta técnica permite aos astrónomos estudar, a partir da perspectiva de um telescópio, a luz estelar que passa pela atmosfera de um planeta à medida que passa pela superfície da sua estrela.
O JWST divide a luz da estrela em diferentes comprimentos de onda, semelhante à forma como uma estrela divide a luz branca em um arco-íris.
“Quando um planeta passa em frente da sua estrela, parte da luz da estrela passa através da atmosfera do planeta, interagindo com elementos e moléculas na atmosfera,” disse Aaron Bello-Arufe, pós-doutorando do JPL e primeiro autor do artigo. “Elementos específicos absorvem luz em comprimentos de onda específicos, constituindo a atmosfera detectada no JWST.”
Os investigadores recolheram primeiro cerca de 20 horas de dados observacionais contínuos para estabelecer uma medição de base da luz da estrela. O trânsito planetário em si durou cerca de sete horas, muito mais do que os trânsitos típicos de Júpiteres quentes, que duram uma hora ou menos.
Os cientistas então compararam os espectros registrados durante o trânsito com as medições iniciais. Estas diferenças revelam quais comprimentos de onda são absorvidos pela atmosfera do planeta, permitindo à equipe identificar os gases presentes.
TOI-199b Metano detectado na atmosfera
“Quando comparamos os espectros durante o trânsito com a linha de base, descobrimos que a atmosfera bloqueia os comprimentos de onda da luz estelar absorvida pelo metano”, disse Bello-Aruf. “Os modelos composicionais de exoplanetas gigantes gasosos temperados prevêem que conterão metano, por isso é emocionante confirmar que a nossa teoria é precisa.”
Além do metano, as observações também sugerem a presença de amônia e dióxido de carbono.
“Ao realizar mais observações do planeta, podemos determinar a abundância relativa destes diferentes gases na sua atmosfera”, disse Hu. “Esta imagem mais completa das atmosferas dos gigantes gasosos temperados pode ser usada para melhorar os nossos modelos e potencialmente fornecer uma melhor compreensão de como os planetas e as suas atmosferas se formam e evoluem, incluindo a Terra. O sucesso deste primeiro estudo das atmosferas dos gigantes temperados também nos dá a confiança necessária para dedicar mais recursos e tempo de observação ao estudo de outros planetas semelhantes. Poderemos então ver se este planeta é único ou se existem características comuns a tais planetas.”
A equipe de pesquisa também incluiu cientistas da Universidade Estadual do Arizona, da Universidade Johns Hopkins, da Carnegie Institution for Science, da Caltech e da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz.
A NASA financiou a pesquisa através de uma bolsa do Space Telescope Science Institute.
