Enormes nuvens de fumaça e poeira formadas na panela de pressão de um misterioso exoplaneta mini-Netuno podem conter a verdade sobre as origens desses mundos.
“É como ter um motor diesel natural na atmosfera profunda de um planeta”, disse em relatório o principal autor do estudo, Jeehyun Yang, da Universidade de Chicago. declaração.
Yang recebeu seu Ph.D. No campo da engenharia química, estudam-se primeiro os gases de escape dos motores de combustão interna e depois o estudo da química. exoplaneta atmosfera. O escapamento do motor diesel é preenchido com fumaça preta composta por partículas semelhantes a favos de mel chamadas PAHs (hidrocarbonetos aromáticos policíclicos). Os PAHs estão entre os compostos à base de carbono mais comuns no universo e são frequentemente produzidos sempre que queimamos coisas. (Carvão preto na torrada? Também é feito de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos.)
Falando em química, alguns exoplanetas têm atmosferas ainda mais misteriosas. pegue miniNetuno — A faixa de tamanho está entre Terra e Netuno foram descobertos orbitando perto deles Estrela. Embora sejam o tipo mais comum de exoplaneta descoberto até à data, ainda há debate sobre a natureza destes mundos de tamanho médio. Serão versões em miniatura de planetas gigantes gasosos ricos em hidrogénio como este? Júpiter? São versões realmente menores de Netuno? Uranorico em voláteis como a água? ou se são habitáveis Mundo Haixiacom uma densa atmosfera de hidrogênio escondendo o oceano global?
Ninguém sabe ao certo, e as suas características podem variar o suficiente para que todos os três possam ser aplicados. No entanto, concorda-se que os mini-Neptunos não se formaram tão perto das suas estrelas como se vê hoje. Em vez disso, formaram-se mais atrás, antes de migrarem. Se conseguirmos responder a que distância se formaram, isso pode dizer-nos que tipo de mundo poderiam ter sido.
Infelizmente, detectar a composição química das atmosferas destes mundos não é muito útil, pois estas atmosferas parecem ser opacas, escondendo a verdadeira composição dos planetas. O consenso científico é que esta opacidade é causada por nuvens nebulosas que obscurecem a atmosfera, mas que tipo de partículas de aerossol existem realmente nas nuvens?
Quando Yang viu o espectro inexpressivo Telescópio Espacial James Webb Sempre que o JWST observava o Mini-Netuno, ele notava uma curva distinta nos dados, que imediatamente reconhecia como sendo semelhante à curva vista no espectro da fuligem do motor de combustão interna.
Os PAHs são formados quando o carbono, o hidrogênio e o oxigênio reagem a altas temperaturas, muitas vezes acompanhadas por altas pressões, como as condições encontradas nas profundezas da atmosfera de alguns mini-Netunos. Young suspeita que as mesmas reações que ocorrem nos motores de combustão interna podem ocorrer naturalmente em alguns mini-Netunos, produzindo PAHs que se aglutinam em nuvens de fuligem e depois sobem mais alto na atmosfera, possivelmente impulsionados para cima por convecção térmica. O que vemos como uma atmosfera opaca é na verdade uma nuvem nebulosa de fuligem que abrange o planeta.
Embora a fuligem possa explicar por que o espectro inexpressivo visto pelo JWST, também poderia ajudar a resolver um mistério mais profundo: de onde os mini-Netunos se formaram e migraram?
Os planetas formam-se em discos de gás e poeira, e as suas propriedades mudam com a distância da sua estrela central. Basta pegar o nosso sistema solar Por exemplo. Metais mais pesados e materiais de silicato encontrados em disco próximo ao planeta solenquanto gases mais leves e voláteis congelados, como gelo de água e gelo de dióxido de carbono, são encontrados mais longe, em planetas rochosos internos, Júpiter e Saturno Formados a partir dos gases leves hidrogênio e hélio, Urano e Netuno são ricos em voláteis congelados.
A determinação da proporção entre carbono e oxigénio na fuligem dos mini-Neptunos poderia servir como uma medida da distância das suas estrelas em que se formaram e, portanto, quais poderiam ser as suas propriedades globais. Finalmente conseguimos distinguir entre os vários tipos possíveis de mini-Netuno. Embora seja um dos tipos de planetas mais comuns na Terra, também pode fornecer pistas sobre o porquê. galáxianão existem mini-Netunos em nosso sistema solar.
Se os resultados do estudo conduzido por Young e pelos seus colegas de Chicago, Eliza Kempton e Arjun Savel, forem precisos, mostrarão como uma abordagem interdisciplinar pode fornecer novas respostas.
“Até onde eu sei, esta é a primeira vez que alguém aplica a engenharia química ao campo da pesquisa de exoplanetas”, disse Yang. “Acho que este é um ótimo estudo de caso sobre por que pessoas de diferentes origens podem nos ajudar a resolver esses mistérios”.
As descobertas foram publicadas em 18 de maio Comunicações do Jornal Astrofísico.
