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Uma equipe internacional de pesquisadores usou o Telescópio Espacial James Webb da NASA para calcular a quantidade de energia térmica proveniente do exoplaneta rochoso TRAPPIST-1 c. O resultado sugere que a atmosfera do planeta – se é que existe – é extremamente fina.
O conceito deste artista mostra como o exoplaneta rochoso quente TRAPPIST-1 c poderia parecer com base neste trabalho. TRAPPIST-1 c, o segundo de sete planetas conhecidos no sistema TRAPPIST-1, orbita sua estrela a uma distância de 0,016 UA (cerca de 1,5 milhão de milhas), completando um circuito em apenas 2,42 dias terrestres. TRAPPIST-1 c é ligeiramente maior que a Terra, mas tem aproximadamente a mesma densidade, o que indica que deve ter uma composição rochosa. A medição de Webb da luz infravermelha média de 15 mícrons emitida por TRAPPIST-1 c sugere que o planeta tem uma superfície rochosa nua ou uma atmosfera muito fina de dióxido de carbono.
Créditos: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
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Com uma temperatura diurna de aproximadamente 380 kelvins (cerca de 225 graus Fahrenheit), TRAPPIST-1 c é agora o exoplaneta rochoso mais frio já caracterizado com base na emissão térmica . A precisão necessária para essas medições demonstra ainda mais a utilidade de Webb em caracterizar exoplanetas rochosos semelhantes em tamanho e temperatura aos do nosso próprio Sistema Solar.
O resultado marca outro passo para determinar se os planetas que orbitam pequenas anãs vermelhas como TRAPPIST-1 – o tipo mais comum de estrela na galáxia – podem sustentar as atmosferas necessárias para sustentar a vida como a conhecemos.
“Queremos saber se os planetas rochosos têm atmosferas ou não”, disse Sebastian Zieba, aluno de pós-graduação do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha, e primeiro autor dos resultados publicados hoje na Nature . “No passado, só podíamos realmente estudar planetas com atmosferas densas e ricas em hidrogênio. Com o Webb podemos finalmente começar a procurar atmosferas dominadas por oxigênio, nitrogênio e dióxido de carbono”.
“TRAPPIST-1 c é interessante porque é basicamente um gêmeo de Vênus: tem aproximadamente o mesmo tamanho de Vênus e recebe uma quantidade semelhante de radiação de sua estrela hospedeira à que Vênus recebe do Sol”, explicou a coautora Laura Kreidberg, também da Max Planck. “Pensamos que poderia ter uma atmosfera espessa de dióxido de carbono como Vênus”.
TRAPPIST-1 c é um dos sete planetas rochosos orbitando uma estrela anã vermelha ultrafria (ou anã M) a 40 anos-luz da Terra. Embora os planetas sejam semelhantes em tamanho e massa aos planetas rochosos internos do nosso próprio Sistema Solar, não está claro se eles de fato têm atmosferas semelhantes. Durante o primeiro bilhão de anos de suas vidas, as anãs M emitem raios-X brilhantes e radiação ultravioleta que podem facilmente destruir uma jovem atmosfera planetária. Além disso, pode ou não ter havido água, dióxido de carbono e outros voláteis suficientes para criar atmosferas substanciais quando os planetas se formaram.
Para responder a essas questões, a equipe usou o MIRI (Webb's Mid-Infrared Instrument) para observar o sistema TRAPPIST-1 em quatro ocasiões distintas enquanto o planeta se movia atrás da estrela, um fenômeno conhecido como eclipse secundário . Ao comparar o brilho quando o planeta está atrás da estrela (somente luz estelar) com o brilho quando o planeta está ao lado da estrela (luz da estrela e do planeta combinados), a equipe conseguiu calcular a quantidade de luz infravermelha média com comprimentos de onda de 15 mícrons emitidos pelo lado diurno do planeta.
Este método é o mesmo usado por outra equipe de pesquisa para determinar que TRAPPIST-1 b , o planeta mais interno do sistema, é provavelmente desprovido de qualquer atmosfera.
A quantidade de luz infravermelha média emitida por um planeta está diretamente relacionada à sua temperatura, que por sua vez é influenciada pela atmosfera. O gás dióxido de carbono absorve preferencialmente a luz de 15 mícrons, fazendo com que o planeta pareça mais escuro nesse comprimento de onda. No entanto, as nuvens podem refletir a luz, tornando o planeta mais brilhante e mascarando a presença de dióxido de carbono.
Além disso, uma atmosfera substancial de qualquer composição redistribuirá o calor do lado diurno para o lado noturno, fazendo com que a temperatura diurna seja mais baixa do que seria sem uma atmosfera. (Como TRAPPIST-1 c orbita tão perto de sua estrela – cerca de 1/50 da distância entre Vênus e o Sol – acredita-se que esteja travado por maré, com um lado em luz do dia perpétua e o outro em escuridão sem fim.)
Embora essas medições iniciais não forneçam informações definitivas sobre a natureza do TRAPPIST-1 c, elas ajudam a diminuir as possibilidades prováveis. “Nossos resultados são consistentes com o fato de o planeta ser uma rocha nua sem atmosfera, ou o planeta ter uma atmosfera de CO 2 realmente fina (mais fina do que na Terra ou mesmo em Marte) sem nuvens”, disse Zieba. “Se o planeta tivesse uma atmosfera espessa de CO2 , teríamos observado um eclipse secundário realmente raso, ou nenhum. Isso ocorre porque o CO 2 estaria absorvendo toda a luz de 15 mícrons, então não detectaríamos nada vindo do planeta.”
Os dados também mostram que é improvável que o planeta seja um verdadeiro análogo de Vênus com uma espessa atmosfera de CO 2 e nuvens de ácido sulfúrico.
A ausência de uma atmosfera espessa sugere que o planeta pode ter se formado com relativamente pouca água. Se os planetas TRAPPIST-1, mais frios e temperados, se formaram sob condições semelhantes, eles também podem ter começado com pouca água e outros componentes necessários para tornar um planeta habitável.
A sensibilidade necessária para distinguir entre vários cenários atmosféricos em um planeta tão pequeno e tão distante é verdadeiramente notável. A diminuição no brilho que Webb detectou durante o eclipse secundário foi de apenas 0,04%: equivalente a olhar para uma tela de 10.000 pequenas lâmpadas e perceber que apenas quatro se apagaram.
“É extraordinário que possamos medir isso”, disse Kreidberg. “Há décadas há dúvidas sobre se os planetas rochosos podem manter atmosferas. A capacidade de Webb realmente nos leva a um regime em que podemos começar a comparar os sistemas exoplanetários com o nosso Sistema Solar de uma maneira que nunca fizemos antes”.
Esta pesquisa foi conduzida como parte do programa Webb's General Observers (GO) 2304 , que é um dos oito programas do primeiro ano de ciência de Webb projetados para ajudar a caracterizar completamente o sistema TRAPPIST-1. No próximo ano, os pesquisadores conduzirão uma investigação de acompanhamento para observar as órbitas completas de TRAPPIST-1 b e TRAPPIST-1 c. Isso permitirá ver como as temperaturas mudam do dia para as noites dos dois planetas e fornecerá mais restrições sobre se eles têm atmosferas ou não.
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). O MIRI foi uma contribuição da NASA e da ESA, com o instrumento projetado e construído por um consórcio de institutos europeus financiados nacionalmente (o MIRI European Consortium) e o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, em parceria com a Universidade do Arizona.
Contatos de mídia:
Laura Betz
Goddard Space Flight Center da NASA, Greenbelt, Md.
laura.e.betz@nasa.gov
Margaret Carruthers / Christine Pulliam
Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md.
mcarruthers@stsci.edu / cpulliam@stsci.edu
Para saber mais, acesse os links acima>
Fonte: NASA / Editor: Madison Olson / Publicação 19-06-2023
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/webb-rules-out-thick-carbon-dioxide-atmosphere-for-rocky-exoplanet/
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” e "Conhecendo a Energia produzida no Sol".
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.
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