Uma equipe internacional de pesquisadores, incluindo astrônomos da Universidade de Genebra (UNIGE) e do Centro Nacional de Competência para Pesquisa Planetária, descobriu uma nuvem gigante de hélio se afastando do exoplaneta WASP-107b. A equipe coletou essas observações usando o Telescópio Espacial James Webb e as analisou usando ferramentas de modelagem criadas pela UNIGE. Os seus resultados, publicados na Nature Astronomy, fornecem informações importantes sobre a fuga atmosférica, um processo que desempenha um papel central na forma como os planetas evoluem e desenvolvem as suas características observáveis.
As atmosferas planetárias nem sempre permanecem intactas. Até a Terra perde constantemente pequenas quantidades de material para o espaço, libertando um pouco mais de 3 quilogramas de gás (principalmente hidrogénio) por segundo. Esta perda contínua é chamada de “fuga atmosférica” e é especialmente importante para planetas que orbitam muito perto das suas estrelas. As altas temperaturas que experimentam causam saídas dramáticas de gás, tornando este fenómeno um factor chave na transformação a longo prazo de tais mundos.
Webb detecta hélio em exoplaneta pela primeira vez
Pesquisadores da UNIGE e das Universidades de McGill, Chicago e Montreal usaram o Telescópio Espacial James Webb para observar o fluxo massivo de hélio saindo do WASP-107b. O planeta está a mais de 210 anos-luz de distância do nosso sistema solar. Isto marca a primeira vez que o JWST detecta este elemento num exoplaneta, permitindo aos cientistas examinar o gás que escapa com mais detalhes do que antes.
Um mundo extremamente expandido de super puffs
WASP-107b, descoberto em 2017, orbita sua estrela muito mais perto do que Mercúrio orbita o Sol. Embora seja semelhante em tamanho a Júpiter, sua massa é apenas cerca de um décimo da de Júpiter. Esta densidade extremamente baixa coloca-o na categoria de planetas “superinflados”, que são conhecidos pelo seu grande tamanho e composição invulgarmente leve.
O hélio que escapa vem da extensa atmosfera superior do planeta, chamada de “exosfera”. Esta nuvem é tão grande que começa a diminuir a luz da estrela antes que o próprio planeta passe na frente dela. Yann Carteret, estudante de doutoramento no Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade de Genebra e coautor do estudo, disse: “O nosso modelo de fuga atmosférica confirma a presença de fluxos de hélio na frente e atrás do planeta, estendendo-se ao longo da direção do movimento orbital até quase dez vezes o raio do planeta”.
Assinatura química revela o passado da Terra
Além do hélio, os pesquisadores encontraram água e uma variedade de compostos (incluindo monóxido de carbono, dióxido de carbono e amônia) na atmosfera do WASP-107b. Eles não encontraram metano detectável, embora o JWST seja capaz de identificar metano. Os resultados ajudam os cientistas a reconstruir a história inicial da Terra. Há evidências de que WASP-107b se formou originalmente longe de sua localização atual antes de migrar para dentro. Esta mudança para dentro poderia explicar a sua atmosfera em expansão e as grandes perdas de gás observadas hoje.
As descobertas podem servir como uma referência fundamental para a compreensão de como os mundos distantes mudam ao longo do tempo. Vincent Bourrier, professor sénior e investigador do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE e co-autor do estudo, explica: “A observação e modelação do escape atmosférico é uma importante área de investigação no Departamento de Astronomia da UNIGE, pois pensa-se que é responsável por algumas das características observadas nas populações de exoplanetas.”
“Na Terra, o escape atmosférico é demasiado fraco para ter um grande impacto no nosso planeta. Mas pode ser responsável pela falta de água no nosso vizinho Vénus. Portanto, é necessário compreender completamente o mecanismo de ação deste fenómeno, que pode erodir as atmosferas de alguns exoplanetas rochosos”, concluiu.
