O Telescópio Espacial James Webb (JWST) deu uma olhada mais profunda em um misterioso planeta fora do sistema solar que é diferente de tudo em nosso sistema planetário.
O planeta extrassolar, ou exoplaneta, chamado Gliese 1214 b (GJ 1214 b), é um exemplo de um “mini-Netuno”, um planeta menos massivo que o gigante de gelo Netuno do sistema solar, mas ainda cerca de duas a quatro vezes o tamanho da Terra. . Apesar de ser o tipo de planeta mais comum encontrado em toda a Via Láctea, os mini-Netunos estão curiosamente ausentes do nosso sistema solar. Como resultado, os astrônomos sabem pouco sobre esses mundos. Da mesma forma, Gliese 1214 b provou ser difícil de observar devido à sua atmosfera altamente reflexiva – até que o JWST voltou seu poderoso olhar para o mundo alienígena.
“O planeta está totalmente coberto por algum tipo de neblina ou camada de nuvens”, disse a principal autora da pesquisa e astrônoma de exoplanetas da Universidade de Maryland, Eliza Kempton. disse em comunicado. (abre em nova aba) “A atmosfera permaneceu totalmente escondida de nós até esta observação.”
Kempton acrescentou que se GJ 1214 b realmente provar possuir uma atmosfera rica em água, o exoplaneta pode ter sido um “mundo aquático” em seu passado distante, um exoplaneta repleto de grandes quantidades de material aquoso e gelado no momento de sua formação.
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Ao contrário do planeta gelado que dá nome à categoria de planetas à qual pertence GJ 1214 b, este exoplaneta encontrado a 48 anos-luz da Terra é extremamente quente. Como resultado, os astrônomos não esperam encontrar oceanos de água líquida em GJ 1214 b, mas acreditam que a atmosfera do planeta ainda pode ser composta por uma grande quantidade de vapor d’água. Este envelope espesso e úmido ajudou este exoplaneta altamente reflexivo a manter sua aura de mistério.
A equipe usou uma nova combinação de abordagens para observar através da espessa camada atmosférica de GJ 1214 b enquanto orbita sua estrela anã vermelha Gliese 1214, que circula em apenas 1,6 dias terrestres.
GJ 1214 b é bloqueado por maré, o que significa que tem um “lado diurno” permanentemente voltado para as estrelas e um “lado noturno” perpétuo que sempre olha para o espaço. Observar o planeta enquanto ele desaparecia atrás de sua estrela e depois emergia do outro lado permite que os astrônomos vejam seus lados diurnos e noturnos e, assim, detalham melhor sua atmosfera.
“A capacidade de obter uma órbita completa foi realmente crítica para entender como o planeta distribui o calor do lado do dia para o lado da noite”, disse Kempton. “Há muito contraste entre o dia e a noite. O lado noturno é mais frio que o lado diurno.”
Usando o Mid-Infrared Instrument (MIRI) do JWST, que vê a luz da porção infravermelha do espectro eletromagnético, um pouco além dos comprimentos de onda da luz visível que nossos olhos podem ver, a equipe criou um “mapa de calor” do GJ 1214 b enquanto orbitava a estrela. .
Isso mostrou que as temperaturas diurnas no planeta chegam a 535 graus Fahrenheit (279 graus Celsius), enquanto as temperaturas no lado noturno do GJ 1214 b caem para 326 graus Fahrenheit (65 graus Celsius).
Essa mudança significativa na temperatura disse à equipe que sua atmosfera deve ser composta por moléculas mais pesadas, como água ou metano, em vez de moléculas de hidrogênio mais leves. As observações do MIRI também apoiaram isso, oferecendo uma pista sobre a formação de GJ 1214 b.
“Esta não é uma atmosfera primordial”, disse Kempton. “Ele não reflete a composição da estrela hospedeira que formou ao redor. Em vez disso, ele perdeu muito hidrogênio, se começou com uma atmosfera rica em hidrogênio, ou foi formado a partir de elementos mais pesados para começar – mais gelo, água -material rico.”
Uma surpresa que a equipe encontrou ao estudar GJ 1214 b com o JWST foi o fato de que o mini-Netuno, apesar de ser muito mais quente que um planeta como a Terra, ainda é muito mais frio do que eles esperavam. Eles acham que essa frieza relativa ocorre porque a atmosfera “brilhante” do exoplaneta reflete uma grande quantidade de luz que incide sobre ele de sua estrela anã vermelha.
Os astrônomos também encontraram pistas de que GJ 1214 b pode ter se formado mais longe de sua estrela do que sua órbita próxima traz atualmente. À medida que espiralava para dentro, as temperaturas poderiam ter aumentado dramaticamente no planeta, fervendo o gelo e a água líquida e criando uma atmosfera cheia de vapor de água.
“A explicação mais simples, se você encontrar um planeta muito rico em água, é que ele se formou mais longe da estrela hospedeira”, disse Kempton.
A equipe agora tentará coletar mais dados sobre GJ 1214 b para abordar algumas das questões persistentes sobre o planeta. Isso pode eventualmente permitir que os astrônomos entendam melhor como os mini-Netunos se formam e evoluem. A observação de uma população mais ampla de tais exoplanetas pode até revelar por que nosso sistema solar foi privado de tal mundo.
“Ao observar toda uma população de objetos como este, esperamos poder construir uma história consistente”, concluiu Kempton.
Uma versão inicial da pesquisa da equipe é publicada na revista Natureza. (abre em nova aba)
