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quarta-feira, 28 de junho de 2023

Webb descarta atmosfera espessa de dióxido de carbono para exoplaneta rochoso

 Caros Leitores;







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)
Baixe a versão descompactada em resolução total e os recursos visuais de suporte do Space Telescope Science Institute.

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.







Esta curva de luz mostra a mudança no brilho do sistema TRAPPIST-1 conforme o segundo planeta, TRAPPIST-1 c, se move atrás da estrela. Esse fenômeno é conhecido como eclipse secundário. Os astrônomos usaram o Mid-Infrared Instrument (MIRI) de Webb para medir o brilho da luz infravermelha média. Quando o planeta está ao lado da estrela, a luz emitida tanto pela estrela quanto pelo lado diurno do planeta chega ao telescópio e o sistema parece mais brilhante. Quando o planeta está atrás da estrela, a luz emitida pelo planeta é bloqueada e apenas a luz das estrelas chega ao telescópio, fazendo com que o brilho aparente diminua.
Créditos: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

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.







Este gráfico compara o brilho medido de TRAPPIST-1 c com dados de brilho simulados para três cenários diferentes. A medição (diamante vermelho) é consistente com uma superfície rochosa nua sem atmosfera (linha verde) ou uma atmosfera muito fina de dióxido de carbono sem nuvens (linha azul). Uma espessa atmosfera rica em dióxido de carbono com nuvens de ácido sulfúrico, semelhante à de Vênus (linha amarela), é improvável.
Créditos: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)


“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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