Como James Webb perscruta as atmosferas de exoplanetas distantes
Estamos entrando em um novo período da astronomia de exoplanetas, com um anúncio recente de que o Telescópio Espacial James Webb detectou seu primeiro exoplaneta. A promessa do Webb é que ele será capaz não apenas de localizar exoplanetas, mas também de estudar suas atmosferas , o que marcaria um grande passo à frente na ciência dos exoplanetas.
Estudar exoplanetas é extremamente desafiador porque eles geralmente estão muito longe e muito pequenos para serem observados diretamente. Muito ocasionalmente, um telescópio é capaz de obter imagens diretas de um exoplaneta , mas na maioria das vezes os pesquisadores precisam inferir que um planeta está presente olhando para a estrela em torno da qual ele orbita. Existem vários métodos para detectar planetas com base em seus efeitos sobre uma estrela, mas um dos mais comumente usados é o método de trânsito, no qual um telescópio observa uma estrela e procura uma queda muito pequena no brilho que ocorre quando um planeta passa entre a estrela e nós. Este é o método que Webb usou para detectar seu primeiro exoplaneta, chamado LHS 475 b.
O grande objetivo, porém, é que o Webb detecte atmosferas de exoplanetas. Os pesquisadores conseguiram reunir alguns dados sobre a atmosfera do planeta recém-detectado e descartar algumas possibilidades, mas ainda não são capazes de determinar a composição exata de sua atmosfera. Isso porque, por mais difícil que seja detectar um exoplaneta, estudar sua atmosfera é ainda mais difícil.
A maneira como Webb faz isso é usando um método chamado espectroscopia de trânsito. Assim como usar o método de trânsito para detectar um exoplaneta, estudar sua atmosfera também depende do planeta passando na frente de sua estrela (chamado de trânsito). Quando o planeta está na frente da estrela, uma pequena quantidade de luz vinda da estrela passa pela atmosfera do planeta. Se os cientistas puderem aprimorar essa luz e dividi-la em diferentes comprimentos de onda, eles poderão ver quais comprimentos de onda estão faltando – indicando quais comprimentos de onda foram absorvidos por algo na atmosfera. Sabemos quais produtos químicos absorvem em quais comprimentos de onda, então essa informação pode mostrar do que a atmosfera é composta.
No entanto, tentar reunir as informações de um espectro de transmissão é complicado, pois a porcentagem de luz bloqueada é muito baixa, em torno de 0,1% do brilho da estrela. E lembre-se, esta é uma estrela localizada a 41 anos-luz de distância. Se você observar o espectro de transmissão do planeta recentemente detectado , mostrado abaixo, poderá ver os pontos de dados em branco.
As linhas coloridas são possíveis modelos de como poderia ser a atmosfera, e os pesquisadores procuram a linha que melhor se ajusta. Neste caso, você pode ver que a atmosfera de metano, mostrada em verde, claramente não está correta, então é assim que os pesquisadores sabem que o planeta não tem uma atmosfera de metano. Mas pode não ter atmosfera (mostrado em amarelo, rotulado como sem características) ou uma atmosfera de dióxido de carbono. Não há dados suficientes para dizer definitivamente, embora os pesquisadores planejem fazer mais observações com Webb ainda este ano, o que deve fornecer mais dados.
Embora ainda não possamos ter certeza sobre a atmosfera deste exoplaneta, esta pesquisa mostra como o Webb poderá analisar as atmosferas de exoplanetas em breve. “Estamos na vanguarda do estudo de exoplanetas pequenos e rochosos”, disse o pesquisador principal Jacob Lustig-Yaeger, do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, em um comunicado . “Nós mal começamos a arranhar a superfície de como suas atmosferas podem ser.”
