Como os astrônomos usaram James Webb para detectar metano na atmosfera de um exoplaneta

gurinho

Uma das incríveis capacidades do Telescópio Espacial James Webb não é apenas detectar a presença de planetas distantes, mas também ser capaz de perscrutar as suas atmosferas para ver do que são compostas. Com os telescópios anteriores, isto era extremamente difícil de fazer porque não dispunham dos instrumentos poderosos necessários para este tipo de análise, mas os cientistas que usaram o Webb anunciaram recentemente que tinham feito uma rara deteção de metano na atmosfera de um exoplaneta.

Os cientistas estudaram o planeta WASP-80 b usando o instrumento NIRCam de Webb, que é mais conhecido como câmera, mas também possui um modo de espectroscopia sem fenda que permite dividir a luz recebida em diferentes comprimentos de onda. Ao observar quais comprimentos de onda estão faltando porque foram absorvidos pelo alvo, os pesquisadores podem dizer de que é composto um objeto – neste caso, uma atmosfera planetária.

Uma representação artística de um exoplaneta azul e branco conhecido como WASP-80 b, colocado em um fundo preto repleto de estrelas. Camadas horizontais alternadas de branco, cinza e azul turvo cobrem a superfície dos planetas. À direita do planeta, uma representação do metano químico é representada com quatro átomos de hidrogênio ligados a um átomo de carbono central, representando o metano na atmosfera do exoplaneta. Uma representação artística do exoplaneta quente WASP-80 b, cuja cor pode parecer azulada para olhos humanos devido à falta de nuvens de alta altitude e à presença de metano atmosférico identificado pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA, semelhante aos planetas Urano e Netuno em nosso próprio sistema solar.
Uma representação artística do exoplaneta quente WASP-80 b, cuja cor pode parecer azulada aos olhos humanos devido à falta de nuvens de alta altitude e à presença de metano atmosférico identificado pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA, semelhante aos planetas Urano e Netuno em nosso próprio sistema solar. NASA

Mesmo com os instrumentos sensíveis de Webb, ainda é difícil detectar um exoplaneta. Isso ocorre porque os planetas são muito menores e mais escuros que as estrelas, o que torna quase impossível visualizá-los diretamente. Em vez disso, os investigadores detectam-nos frequentemente observando as estrelas em torno das quais orbitam, usando técnicas como o método de trânsito, que mede a queda no brilho de uma estrela que ocorre quando um planeta se move à sua frente.

“Usando o método de trânsito, observamos o sistema quando o planeta se movia na frente de sua estrela a partir da nossa perspectiva, fazendo com que a luz estelar que vemos diminuísse um pouco”, explicou um dos autores do estudo, Luis Welbanks, da Universidade Estadual do Arizona, em um artigo. declaração . “É como quando alguém passa em frente a uma lâmpada e a luz diminui. Durante este tempo, um fino anel da atmosfera do planeta em torno da fronteira dia/noite do planeta é iluminado pela estrela, e em certas cores de luz onde as moléculas na atmosfera do planeta absorvem luz, a atmosfera parece mais espessa e bloqueia mais luz estelar, causando um escurecimento mais profundo em comparação (com) outros comprimentos de onda onde a atmosfera parece transparente. Este método ajuda cientistas como nós a entender do que é feita a atmosfera do planeta, vendo quais cores de luz estão sendo bloqueadas.”

Quando os autores usaram este método no WASP-80b, encontraram evidências de água e metano na atmosfera do planeta. Planetas do nosso sistema solar, como Júpiter e Saturno, também têm metano nas suas atmosferas, mas este planeta é muito mais quente, com uma temperatura de mais de 1.000 graus Fahrenheit. Encontrar metano num planeta deste tipo, chamado Júpiter quente, é emocionante porque pode ajudar os cientistas a aprender sobre atmosferas planetárias e também porque, apesar de ser normalmente encontrado em atmosferas planetárias do nosso sistema solar, raramente é detetado em atmosferas de exoplanetas.

Também poderia ser relevante para a busca por vida fora do nosso planeta. “O metano não é apenas um gás importante no rastreamento da composição atmosférica e da química em planetas gigantes, mas também se supõe que seja, em combinação com o oxigênio, uma possível assinatura da biologia”, disse Wellbanks. “Um dos principais objetivos do Observatório de Mundos Habitáveis , a próxima missão principal da NASA depois do JWST e do Roman, é procurar gases como o oxigênio e o metano em planetas semelhantes à Terra em torno de estrelas semelhantes ao Sol.”

A pesquisa é publicada na revista Nature .