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O Telescópio Espacial James Webb da NASA capturou a primeira evidência clara de dióxido de carbono na atmosfera de um planeta fora do Sistema Solar. Esta observação de um planeta gigante gasoso orbitando uma estrela parecida com o Sol a 700 anos-luz de distância fornece informações importantes sobre a composição e formação do planeta. A descoberta, aceita para publicação na Nature, oferece evidências de que no futuro Webb poderá detectar e medir o dióxido de carbono nas atmosferas mais finas de planetas rochosos menores.
WASP-39 b é um gigante gasoso quente com uma massa aproximadamente um quarto da massa de Júpiter (aproximadamente a mesma de Saturno) e um diâmetro 1,3 vezes maior que Júpiter. Seu inchaço extremo está relacionado em parte à sua alta temperatura (cerca de 1.600 graus Fahrenheit ou 900 graus Celsius). Ao contrário dos gigantes gasosos mais frios e compactos do nosso Sistema Solar, o WASP-39 b orbita muito perto da sua estrela – apenas cerca de um oitavo da distância entre o Sol e Mercúrio – completando um circuito em pouco mais de quatro dias terrestres. A descoberta do planeta, relatada em 2011, foi feita com base em detecções terrestres do sutil e periódico escurecimento da luz de sua estrela hospedeira à medida que o planeta transita ou passa na frente da estrela.
Observações anteriores de outros telescópios, incluindo os telescópios espaciais Hubble e Spitzer da NASA, revelaram a presença de vapor de água, sódio e potássio na atmosfera do planeta. A sensibilidade infravermelha inigualável de Webb agora confirmou a presença de dióxido de carbono neste planeta também.
Luz das estrelas filtrada
Planetas em trânsito como WASP-39 b, cujas órbitas observamos de lado e não de cima, podem fornecer aos pesquisadores oportunidades ideais para sondar atmosferas planetárias.
Durante um trânsito, parte da luz das estrelas é completamente eclipsada pelo planeta (causando o escurecimento geral) e parte é transmitida através da atmosfera do planeta.
Como diferentes gases absorvem diferentes combinações de cores, os pesquisadores podem analisar pequenas diferenças no brilho da luz transmitida em um espectro de comprimentos de onda para determinar exatamente do que é feita uma atmosfera. Com sua combinação de atmosfera inflada e trânsitos frequentes, o WASP-39 b é um alvo ideal para espectroscopia de transmissão .
Uma série de curvas de luz do Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) da Webb mostra a mudança no brilho de três diferentes comprimentos de onda (cores) da luz do sistema estelar WASP-39 ao longo do tempo, à medida que o planeta transitava pela estrela em 10 de julho de 2022.
Créditos: Ilustração: NASA, ESA, CSA e L. Hustak (STScI); Ciência: A equipe científica de lançamento antecipado da comunidade de exoplanetas em trânsito JWST
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Primeira Detecção Clara de Dióxido de Carbono
A equipe de pesquisa usou o espectrógrafo de infravermelho próximo da Webb (NIRSpec) para suas observações do WASP-39b. No espectro resultante da atmosfera do exoplaneta, uma pequena colina entre 4,1 e 4,6 mícrons apresenta a primeira evidência clara e detalhada de dióxido de carbono já detectada em um planeta fora do Sistema Solar.
“Assim que os dados apareceram na minha tela, o enorme recurso de dióxido de carbono me agarrou”, disse Zafar Rustamkulov, estudante de pós-graduação da Universidade Johns Hopkins e membro da equipe de Ciência de Liberação Antecipada da Comunidade de Exoplanetas em Trânsito JWST, que realizou esta investigação. Foi um momento especial, cruzando um importante limiar nas ciências dos exoplanetas”.
Nenhum observatório jamais mediu diferenças tão sutis no brilho de tantas cores individuais na faixa de 3 a 5,5 mícrons em um espectro de transmissão de exoplanetas antes. O acesso a esta parte do espectro é crucial para medir a abundância de gases como água e metano, bem como dióxido de carbono, que se acredita existir em muitos tipos diferentes de exoplanetas.
“A detecção de um sinal tão claro de dióxido de carbono no WASP-39 b é um bom presságio para a detecção de atmosferas em planetas menores e de tamanho terrestre”, disse Natalie Batalha, da Universidade da Califórnia em Santa Cruz, que lidera a equipe.
Compreender a composição da atmosfera de um planeta é importante porque nos diz algo sobre a origem do planeta e como ele evoluiu. “As moléculas de dióxido de carbono são marcadores sensíveis da história da formação do planeta”, disse Mike Line, da Arizona State University, outro membro desta equipe de pesquisa. “Medindo essa característica de dióxido de carbono, podemos determinar quanto sólido versus quanto material gasoso foi usado para formar este planeta gigante gasoso. Na próxima década, o JWST fará essa medição para uma variedade de planetas, fornecendo informações sobre os detalhes de como os planetas se formam e a singularidade do nosso próprio Sistema Solar”.
Um espectro de transmissão do exoplaneta gigante de gás quente WASP-39 b capturado pelo Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) da Webb em 10 de julho de 2022, revela a primeira evidência clara de dióxido de carbono em um planeta fora do Sistema Solar. Este também é o primeiro espectro de transmissão de exoplanetas detalhado já capturado que cobre comprimentos de onda entre 3 e 5,5 mícrons.
Créditos: Ilustração: NASA, ESA, CSA e L. Hustak (STScI); Ciência: A equipe científica de lançamento antecipado da comunidade de exoplanetas em trânsito JWST
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Ciência de lançamento antecipado
Esta observação do prisma NIRSpec de WASP-39b é apenas uma parte de uma investigação maior que inclui observações do planeta usando vários instrumentos Webb, bem como observações de outros dois planetas em trânsito. A investigação, que faz parte do programa Early Release Science , foi projetada para fornecer à comunidade de pesquisa de exoplanetas dados Webb robustos o mais rápido possível.
“O objetivo é analisar rapidamente as observações da Early Release Science e desenvolver ferramentas de código aberto para a comunidade científica usar”, explicou Vivien Parmentier, co-investigadora da Universidade de Oxford. “Isso permite contribuições de todo o mundo e garante que a melhor ciência possível sairá das próximas décadas de observações”.
Natasha Batalha, coautora do artigo do Centro de Pesquisa Ames da NASA, acrescenta que “os princípios orientadores da ciência aberta da NASA estão centrados em nosso trabalho Early Release Science, apoiando um processo científico inclusivo, transparente e colaborativo”.
O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciência espacial do mundo. Webb resolverá mistérios em nosso Sistema Solar, olhará além para mundos distantes em torno de outras estrelas e investigará as misteriosas estruturas e origens de nosso universo e nosso lugar nele. Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadense.
Imagem do Banner: Esta ilustração mostra como poderia ser o exoplaneta WASP-39 b, com base na compreensão atual do planeta. WASP-39 b é um planeta gigante gasoso quente e inchado com uma massa 0,28 vezes Júpiter (0,94 vezes Saturno) e um diâmetro 1,3 vezes maior que Júpiter, orbitando apenas 0,0486 unidades astronômicas (4.500.000 milhas) de sua estrela. A estrela, WASP-39, é um pouco menor e menos massiva que o Sol. Por estar tão perto de sua estrela, WASP-39 b é muito quente e provavelmente estará travado por maré, com um lado voltado para a estrela o tempo todo. Crédito de ilustração: NASA, ESA, CSA e J. Olmsted (STScI) Faça o download da versão descompactada em resolução total e dos recursos visuais de apoio do Space Telescope Science Institute
Contatos de mídia:
Laura Betz
Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.
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laura.e.betz@nasa.gov
Instituto de Ciências do Telescópio Espacial Christine Pulliam , Baltimore, Md.
410-338-4366
cpulliam@stsci.edu
Fonte: NASA / Editor: Jamie Adkins / Publicação 26-08-2022
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-s-webb-detects-carbon-dioxide-in-exoplanet-atmosphere
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Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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