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O Telescópio Espacial James Webb da NASA acaba de marcar outra inovação: um perfil molecular e químico dos céus de um mundo distante.
Enquanto o Webb e outros telescópios espaciais, incluindo o Hubble e o Spitzer da NASA, já revelaram ingredientes isolados da atmosfera deste planeta escaldante, as novas leituras do Webb fornecem um menu completo de átomos, moléculas e até sinais de química ativa e nuvens.
Os dados mais recentes também dão uma dica de como essas nuvens podem parecer de perto: quebradas em vez de um cobertor único e uniforme sobre o planeta.
O conjunto de instrumentos altamente sensíveis do telescópio foi direcionado para a atmosfera de WASP-39 b, um “Saturno quente” (um planeta com a massa de Saturno, mas em uma órbita mais estreita que Mercúrio) orbitando uma estrela a cerca de 700 anos-luz de distância.
As descobertas são um bom presságio para a capacidade dos instrumentos do Webb de conduzir uma ampla gama de investigações de todos os tipos de exoplanetas – planetas ao redor de outras estrelas – esperados pela comunidade científica. Isso inclui sondar as atmosferas de planetas rochosos menores, como os do sistema TRAPPIST-1.
“Observamos o exoplaneta com vários instrumentos que, juntos, fornecem uma ampla faixa do espectro infravermelho e uma panóplia de impressões digitais químicas inacessíveis até [esta missão]”, disse Natalie Batalha, astrônoma da Universidade da Califórnia, Santa Cruz, que contribuiu e ajudou a coordenar a nova pesquisa. “Dados como esses são uma virada de jogo”.
O conjunto de descobertas é detalhado em um conjunto de cinco novos artigos científicos, três dos quais estão no prelo e dois estão em revisão. Entre as revelações inéditas está a primeira detecção na atmosfera de um exoplaneta de dióxido de enxofre (SO 2 ), uma molécula produzida a partir de reações químicas desencadeadas pela luz de alta energia da estrela-mãe do planeta. Na Terra, a camada protetora de ozônio na atmosfera superior é criada de maneira semelhante.
“Esta é a primeira vez que vemos evidências concretas de fotoquímica – reações químicas iniciadas pela luz estelar energética – em exoplanetas”, disse Shang-Min Tsai, pesquisador da Universidade de Oxford, no Reino Unido, e principal autor do artigo que explica o fenômeno. origem do dióxido de enxofre na atmosfera do WASP-39 b. “Eu vejo isso como uma perspectiva realmente promissora para avançar nossa compreensão das atmosferas dos exoplanetas com [esta missão]”.
Isso levou a outra novidade: cientistas aplicando modelos de computador de fotoquímica a dados que exigem que essa física seja totalmente explicada. As melhorias resultantes na modelagem ajudarão a construir o know-how tecnológico para interpretar possíveis sinais de habitabilidade no futuro.
“Os planetas são esculpidos e transformados orbitando dentro do banho de radiação da estrela hospedeira”, disse Batalha. “Na Terra, essas transformações permitem que a vida prospere”.
A proximidade do planeta com sua estrela hospedeira – oito vezes mais perto do que Mercúrio está do nosso Sol – também o torna um laboratório para estudar os efeitos da radiação de estrelas hospedeiras em exoplanetas. Um melhor conhecimento da conexão estrela-planeta deve trazer uma compreensão mais profunda de como esses processos afetam a diversidade de planetas observados na galáxia.
Para ver a luz do WASP-39 b, Webb rastreou o planeta enquanto ele passava na frente de sua estrela, permitindo que parte da luz da estrela fosse filtrada pela atmosfera do planeta. Diferentes tipos de produtos químicos na atmosfera absorvem diferentes cores do espectro da luz das estrelas, então as cores que faltam dizem aos astrônomos quais moléculas estão presentes. Ao visualizar o universo na luz infravermelha, o Webb pode captar impressões digitais químicas que não podem ser detectadas na luz visível.
Outros constituintes atmosféricos detectados pelo telescópio Webb incluem sódio (Na), potássio (K) e vapor de água (H 2 O), confirmando observações anteriores do espaço e do telescópio terrestre, bem como encontrando impressões digitais adicionais de água, nesses comprimentos de onda mais longos , que não foram vistos antes.
Webb também viu dióxido de carbono (CO 2 ) em resolução mais alta, fornecendo o dobro de dados relatados em suas observações anteriores . Enquanto isso, o monóxido de carbono (CO) foi detectado, mas as assinaturas óbvias de metano (CH 4 ) e sulfeto de hidrogênio (H 2 S) estavam ausentes nos dados do Webb. Se presentes, essas moléculas ocorrem em níveis muito baixos.
Para capturar esse amplo espectro da atmosfera do WASP-39 b, uma equipe internacional de centenas analisou independentemente os dados de quatro modos de instrumentos finamente calibrados do telescópio Webb.
A composição atmosférica do exoplaneta gigante de gás quente WASP-39 b foi revelada pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA. Este gráfico mostra quatro espectros de transmissão de três instrumentos do Webb operados em quatro modos de instrumento. No canto superior esquerdo, os dados do NIRISS mostram impressões digitais de potássio (K), água (H2O) e monóxido de carbono (CO). No canto superior direito, os dados do NIRCam mostram uma assinatura de água proeminente. No canto inferior esquerdo, os dados do NIRSpec indicam água, dióxido de enxofre (SO2), dióxido de carbono (CO2) e monóxido de carbono (CO). No canto inferior direito, dados adicionais do NIRSpec revelam todas essas moléculas, bem como o sódio (Na).
Créditos: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)
Faça o download da imagem em resolução total do Space Telescope Science Institute.
“Tínhamos previsto o que [o telescópio] nos mostraria, mas era mais preciso, mais diverso e mais bonito do que eu realmente acreditava que seria”, disse Hannah Wakeford, astrofísica da Universidade de Bristol, no Reino Unido, que investiga atmosferas de exoplanetas.
Ter uma lista tão completa de ingredientes químicos em uma atmosfera exoplanetária também dá aos cientistas um vislumbre da abundância de diferentes elementos em relação uns aos outros, como as proporções carbono-oxigênio ou potássio-oxigênio. Isso, por sua vez, fornece informações sobre como este planeta – e talvez outros – se formou a partir do disco de gás e poeira que envolve a estrela-mãe em seus anos mais jovens.
O inventário químico do WASP-39 b sugere uma história de colisões e fusões de corpos menores chamados planetesimais para criar um eventual planeta gigante.
“A abundância de enxofre [em relação ao] hidrogênio indicou que o planeta presumivelmente experimentou um acréscimo significativo de planetesimais que podem fornecer [esses ingredientes] para a atmosfera”, disse Kazumasa Ohno, pesquisador de exoplanetas da UC Santa Cruz que trabalhou nos dados do Webb. “Os dados também indicam que o oxigênio é muito mais abundante que o carbono na atmosfera. Isso potencialmente indica que WASP-39 b se formou originalmente longe da estrela central”.
Ao analisar com tanta precisão a atmosfera de um exoplaneta, os instrumentos do telescópio Webb tiveram um desempenho muito além das expectativas dos cientistas – e prometem uma nova fase de exploração entre a ampla variedade de exoplanetas na galáxia.
“Seremos capazes de ver o quadro geral das atmosferas dos exoplanetas”, disse Laura Flagg, pesquisadora da Cornell University e membro da equipe internacional. “É incrivelmente emocionante saber que tudo será reescrito. Essa é uma das melhores partes de ser um cientista.”
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 ao redor 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 Européia) e CSA (Agência Espacial Canadense).
Contatos de mídia:
Rob Gutro
Goddard Space Flight Center da NASA, Greenbelt, Md.
robert.j.gutro@nasa.gov
Christine Pulliam
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.
cpulliam@stsci.edu
Fonte: NASA / Editor: Jamie Adkins / publicada 22-11-2022
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/nasa-s-webb-reveals-an-exoplanet-atmosphere-as-never-seen-before
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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.
>Autor de cinco livros, que estão sendo vendidos nas livrarias Amazon, Book Mundo e outras.
Acesse abaxo, os links das Livrarias>
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e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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