De acordo com um novo estudo realizado com o Telescópio Espacial James Webb (JWST), um planeta com aproximadamente o tamanho de Saturno, mas com uma temperatura mais semelhante à da Terra, possui uma atmosfera rica em metano. Ao contrário dos planetas gigantes gasosos - Júpiter e Saturno - do nosso Sistema Solar, que estão distantes do Sol e, por isso, são extremamente frios, e dos chamados "Júpiteres quentes" - planetas gigantes para além do Sistema Solar que são escaldantes devido à sua proximidade com as estrelas que orbitam -, este planeta é um dos poucos gigantes temperados conhecidos e o primeiro a ter a sua atmosfera analisada. Segundo a equipa de investigação, os novos detalhes acerca da composição da atmosfera do planeta irão contribuir para modelos de formação e evolução planetária e poderão melhorar a compreensão dos astrónomos sobre o funcionamento da atmosfera da Terra.

O artigo científico que descreve o estudo, da autoria de uma equipa de investigadores liderada por astrónomos da Universidade do Estado da Pensilvânia e do JPL da NASA no Instituto de Tecnologia da Califórnia, foi publicado no passado dia 20 de maio na revista The Astronomical Journal.

"Uma das principais vantagens dos estudos de planetas para além do nosso Sistema Solar, conhecidos como exoplanetas, é a capacidade de estudar muitos tipos diferentes de planetas - especialmente aqueles que não vemos no Sistema Solar - para aprender como os sistemas planetários se formam e evoluem", afirmou Renyu Hu, professor associado de astronomia e astrofísica na Faculdade de Ciências Eberly da Penn State e líder da equipa de investigação. "Desde que o primeiro exoplaneta foi descoberto em 1992 por uma equipa que incluía Aleksander Wolszczan da Penn State, os astrónomos encontraram milhares de exoplanetas. Mas apenas são conhecidos alguns exoplanetas gigantes e temperados e esta é a primeira vez que conseguimos estudar a atmosfera de um deles em detalhe".

O planeta, denominado TOI-199 b, orbita uma estrela situada a mais de 330 anos-luz da Terra, completando uma órbita aproximadamente a cada cem dias. A sua temperatura ronda os 79 graus Celsius, o que, do ponto de vista humano, ainda é quente, mas não muito mais do que as temperaturas mais elevadas registadas na Terra, que rondam os 56 graus, e que se atingem facilmente, por exemplo, nos painéis de carros estacionados sob luz solar direta. É significativamente mais temperado do que os Júpiteres quentes, que podem atingir milhares de graus, e do que os gigantes gasosos frios do Sistema Solar, que estão muitos graus abaixo de zero.

Para caracterizar a atmosfera de um exoplaneta, os astrónomos utilizam uma técnica chamada espetroscopia de transmissão para analisar a luz da estrela que atravessa a atmosfera do planeta. Para que isso funcione, a órbita do planeta deve alinhar-se de forma a passar entre a sua estrela e o telescópio. Os instrumentos do JWST separam a luz da estrela nos seus comprimentos de onda constituintes, tal como um prisma pode separar a luz branca normal nas cores do arco-íris.

"À medida que um planeta passa à frente da sua estrela, parte da luz da estrela atravessa a atmosfera do planeta, onde interage com os elementos e moléculas presentes na atmosfera", explicou Aaron Bello-Arufe, investigador pós-doc no JPL e primeiro autor do artigo científico. "Elementos específicos absorvem comprimentos de onda específicos da luz, criando uma impressão digital no espetro de luz que o JWST deteta e que reflete a composição da atmosfera".

O espetro durante o trânsito é comparado com as medições de referência da luz da estrela, estabelecidas através de cerca de 20 horas consecutivas de observações pelo JWST. O trânsito em si dura cerca de sete horas, o que é muito mais longo do que os trânsitos dos Júpiteres quentes, que podem durar uma hora ou menos. Os investigadores explicaram que as diferenças entre os espetros de referência e de trânsito mostram quais os comprimentos de onda da luz que estão a ser absorvidos pela atmosfera do planeta e são usados para identificar os elementos e moléculas que compõem a atmosfera.

"Quando comparámos os espetros durante o trânsito com os de referência, vimos que a atmosfera bloqueava os comprimentos de onda da luz estelar absorvidos pelo metano", disse Bello-Arufe. "Modelos da composição de exoplanetas gigantes gasosos de clima temperado tinham previsto que estes conteriam metano, por isso é bom obter a confirmação de que as nossas teorias estão corretas".

Para além do metano, as observações da equipa forneceram indícios de que a atmosfera também continha amoníaco e dióxido de carbono.

"Com observações adicionais deste planeta, poderemos determinar a abundância relativa destes vários gases na sua atmosfera", afirmou Hu. "Esta imagem mais completa da atmosfera de um gigante gasoso temperado pode então ser utilizada para melhorar os nossos modelos e, potencialmente, compreender melhor como os planetas e as suas atmosferas se formam e evoluem, incluindo a Terra. O sucesso deste primeiro estudo da atmosfera de um planeta gigante temperado também nos dá confiança para dedicar mais recursos e tempo de observação ao estudo de outros planetas semelhantes. Poderemos então verificar se este planeta é único ou se existem características gerais comuns a este tipo de planetas".

// Universidade do Estado da Pensilvânia (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (The Astronomical Journal)

Quer saber mais?

TOI-199 b:
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Wikipedia
Lista de planetas (Wikipedia)
Lista de exoplanetas potencialmente habitáveis (Wikipedia)
Lista de exoplanetas mais próximos (Wikipedia)
Lista de extremos (Wikipedia)
Lista de exoplanetas candidatos a albergar água líquida (Wikipedia)
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