A ilustração deste artista mostra a estrutura interna teórica do exoplaneta GJ 3470 b. É diferente de qualquer planeta encontrado no Sistema Solar. Pesando 12,6 da Terra, o planeta é mais massivo que a Terra, mas menos massivo que Netuno. Ao contrário de Netuno, que fica a 3 bilhões de milhas do Sol, o GJ 3470 b pode ter se formado muito próximo de sua estrela anã vermelha como um objeto seco e rochoso. Em seguida, gravitacionalmente puxou gás hidrogênio e hélio de um disco circunstelar para construir uma atmosfera espessa. O disco se dissipou há bilhões de anos e o planeta parou de crescer. A ilustração abaixo mostra o disco como o sistema pode ter parecido há muito tempo. As observações dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer, da Nasa, analisaram quimicamente a composição da atmosfera muito clara e profunda do GJ 3470 b, fornecendo pistas para o planeta. s origem. Muitos planetas dessa massa existem em nossa galáxia. Créditos: NASA, ESA e L. Hustak (STScI)
Dois telescópios espaciais da NASA se uniram para identificar, pela primeira vez, a "impressão digital" química detalhada de um planeta entre os tamanhos da Terra e Netuno. Nenhum planeta como este pode ser encontrado em nosso próprio sistema solar, mas eles são comuns em torno de outras estrelas.
O planeta, Gliese 3470 b (também conhecido como GJ 3470 b), pode ser um cruzamento entre a Terra e Netuno, com um grande núcleo rochoso enterrado sob uma profunda atmosfera de hidrogênio e hélio. Pesando 12.6 massas terrestres, o planeta é mais massivo que a Terra, mas menos massivo que Netuno (que tem mais de 17 massas terrestres).
Muitos mundos semelhantes foram descobertos pelo observatório espacial da NASA, Kepler, cuja missão terminou em 2018. De fato, 80% dos planetas da nossa galáxia podem cair nessa faixa de massa. No entanto, os astrônomos nunca foram capazes de compreender a natureza química de tal planeta até agora, dizem os pesquisadores.
Inventando o conteúdo da atmosfera do GJ 3470 b, os astrônomos podem descobrir pistas sobre a natureza e origem do planeta.
"Esta é uma grande descoberta da perspectiva da formação do planeta. O planeta orbita muito perto da estrela e é muito menos massivo que Júpiter - 318 vezes a massa da Terra - mas conseguiu acumular a atmosfera primordial de hidrogênio / hélio que é em grande parte" não poluída "por elementos mais pesados", disse Björn Benneke, da Universidade de Montreal, no Canadá. "Não temos nada assim no sistema solar, e é isso que faz com que seja impressionante."
Os astrônomos recrutaram os recursos combinados de múltiplos comprimentos de onda dos telescópios espaciais da NASA, o Hubble e o Spitzer, para fazer um estudo inédito sobre a atmosfera do GJ 3470 b.
Isto foi conseguido medindo a absorção da luz das estrelas à medida que o planeta passava na frente de sua estrela (trânsito) e a perda da luz refletida do planeta quando passava por trás da estrela (eclipse). Tudo dito, os telescópios espaciais observaram 12 trânsitos e 20 eclipses. A ciência de analisar as impressões digitais químicas com base na luz é chamada de "espectroscopia".
"Pela primeira vez, temos uma assinatura espectroscópica de tal mundo", disse Benneke. Mas ele está em uma perda de classificação: deve ser chamado de "super-terra" ou "sub-Netuno"? Ou talvez mais alguma coisa?
Por sorte, a atmosfera do GJ 3470 b mostrou-se na maior parte clara, com apenas neblinas finas, permitindo aos cientistas sondar profundamente a atmosfera.
"Esperávamos uma atmosfera fortemente enriquecida em elementos mais pesados, como oxigênio e carbono, que estão formando vapor de água e gás metano abundantes, semelhante ao que vemos em Netuno", disse Benneke. "Em vez disso, encontramos uma atmosfera tão pobre em elementos pesados que sua composição se assemelha à composição rica em hidrogênio / hélio do Sol".
Acredita-se que outros exoplanetas, chamados de "Júpiteres quentes", sejam muito distantes de suas estrelas e, com o tempo, migrem muito mais para perto. Mas este planeta parece ter se formado exatamente onde está hoje, disse Benneke.
A explicação mais plausível, segundo Benneke, é que o GJ 3470 b nasceu precariamente perto de sua estrela anã vermelha, que é cerca de metade da massa do nosso Sol. Ele supõe que, essencialmente, começou como uma rocha seca e rapidamente acumulou hidrogênio a partir de um disco primordial de gás quando sua estrela era muito jovem. O disco é chamado de "disco protoplanetário".
"Estamos vendo um objeto que foi capaz de acumular hidrogênio a partir do disco protoplanetário, mas não fugiu para se tornar um Júpiter quente", disse Benneke. "Este é um regime intrigante".
Uma explicação é que o disco se dissipou antes que o planeta pudesse aumentar ainda mais. "O planeta ficou preso sendo um sub-Netuno", disse Benneke.
O próximo Telescópio Espacial James Webb da NASA será capaz de investigar ainda mais profundamente a atmosfera do GJ 3470 b, graças à sensibilidade sem precedentes de Webb no infravermelho. Os novos resultados já geraram grande interesse de equipes americanas e canadenses que desenvolvem os instrumentos em Webb. Eles observarão os trânsitos e eclipses do GJ 3470 b em comprimentos de onda de luz, onde as nebulosas atmosféricas se tornarão cada vez mais transparentes.
O Telescópio Espacial Hubble é um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a ESA (Agência Espacial Européia). O Centro de Voos Espaciais Goddard, da NASA, em Greenbelt, Maryland, administra o telescópio. O Instituto de Ciência do Telescópio Espacial (STScI) em Baltimore, Maryland, conduz operações científicas do Hubble. O STScI é operado pela NASA pela Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia, em Washington, DC
O Laboratório de Propulsão a Jato em Pasadena, na Califórnia, administra a missão do Telescópio Espacial Spitzer para o Diretório de Missões Científicas da NASA em Washington. As operações científicas são conduzidas no Spitzer Science Center, no Caltech, em Pasadena. As operações espaciais são baseadas na Lockheed Martin Space Systems em Littleton, Colorado. Os dados são arquivados no Infrared Science Archive, localizado no IPAC da Caltech. O Caltech gerencia o JPL para a NASA.
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