Webb fotografa um novo exoplaneta frio a 12 anos-luz de distância

Uma equipa internacional de astrónomos, utilizando o Telescópio Espacial James Webb da NASA/ESA/CSA, obteve imagens diretas de um exoplaneta situado a cerca de 12 anos-luz da Terra. Embora já houvesse indícios da existência do planeta, não tinha sido confirmado até o Webb o ter fotografado. É um dos exoplanetas mais frios observados até à data.

Com o nome Epsilon Indi Ab, tem uma massa várias vezes superior à de Júpiter e orbita a estrela de tipo K Epsilon Indi A (Eps Ind A), que tem aproximadamente a idade do nosso Sol, mas é ligeiramente mais fria. A equipa observou Epsilon Indi Ab usando o coronógrafo do instrumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Webb. Apenas algumas dezenas de exoplanetas foram diretamente fotografados anteriormente por observatórios espaciais e terrestres.

“Esta descoberta é excitante porque o planeta é bastante semelhante a Júpiter – é um pouco mais quente e é mais massivo, mas é mais semelhante a Júpiter do que qualquer outro planeta que tenha sido fotografado até agora,” disse a autora principal Elisabeth Matthews do Instituto Max Planck de Astronomia na Alemanha.

“As nossas observações anteriores deste sistema foram medições mais indiretas da estrela, o que nos permitiu ver antecipadamente que havia provavelmente um planeta gigante neste sistema a puxar pela estrela”, acrescentou Caroline Morley, membro da equipa, da Universidade do Texas em Austin, EUA. “Foi por isso que a nossa equipa escolheu este sistema para observar primeiro com o Webb”.

Um análogo do Sistema Solar

Os exoplanetas anteriormente fotografados tendem a ser os exoplanetas mais jovens e mais quentes, que ainda estão a irradiar muita da energia de quando se formaram. À medida que os planetas arrefecem e se contraem ao longo da sua vida, tornam-se significativamente mais ténues e, por isso, mais difíceis de captar.

“Os planetas frios são muito ténues e a maior parte da sua emissão encontra-se no infravermelho médio”, explicou Elisabeth. “O Webb é ideal para obter imagens no infravermelho médio, o que é extremamente difícil de fazer a partir do solo. Também precisávamos de uma boa resolução espacial para separar o planeta e a estrela nas nossas imagens, e o grande espelho do Webb é extremamente útil neste aspeto.”

Epsilon Indi Ab é um dos exoplanetas mais frios a ser detetado diretamente, com uma temperatura estimada em 2º C – mais frio do que qualquer outro planeta fotografado para além do nosso Sistema Solar, e mais frio do que todas as anãs castanhas flutuantes à exceção de uma (WISE 0855, descoberta em 2014 e já observada com o Webb). O planeta é apenas cerca de 100 graus Celsius mais quente do que os gigantes gasosos do nosso Sistema Solar. Isto proporciona uma oportunidade rara para os astrónomos estudarem a composição atmosférica de verdadeiros análogos do Sistema Solar.

“Os astrónomos já imaginam planetas neste sistema há décadas; planetas fictícios em órbita de Epsilon Indi têm sido o local de episódios da série ‘Star Trek’, romances e videojogos como Halo”, acrescentou Caroline. “É emocionante vermos um planeta lá e começarmos a medir as suas propriedades”.

Não é exatamente como previsto

Epsilon Indi Ab é o décimo segundo exoplaneta mais próximo da Terra conhecido até à data e o planeta mais próximo mais massivo do que Júpiter. A equipa científica escolheu estudar Eps Ind A porque o sistema mostrava indícios de um possível corpo planetário, usando uma técnica chamada velocidade radial, que mede as oscilações da estrela hospedeira ao longo da nossa linha de visão.

“Embora esperássemos obter imagens de um planeta neste sistema, porque havia indicações da sua presença devido à velocidade radial, o planeta que encontrámos não é o que tínhamos previsto”, partilhou Elisabeth.

Tem o dobro da massa, está um pouco mais longe da sua estrela e tem uma órbita diferente da esperada. A causa desta discrepância continua a ser uma questão em aberto. A atmosfera do planeta também parece ser um pouco diferente das previsões do modelo. Até agora só temos algumas medições fotométricas da atmosfera, o que significa que é difícil tirar conclusões, mas o planeta é mais ténue do que o esperado em comprimentos de onda mais curtos”.

A equipa pensa que isto pode significar que existe uma quantidade significativa de metano, monóxido de carbono e dióxido de carbono na atmosfera do planeta, que estão a absorver os comprimentos de onda mais curtos da luz. Pode também sugerir uma atmosfera muito nublada.

As imagens diretas de exoplanetas são particularmente valiosas para a sua caracterização. Os cientistas podem recolher diretamente a luz do planeta observado e comparar o seu brilho em diferentes comprimentos de onda. Até agora, a equipa científica só detetou Epsilon Indi Ab em alguns comprimentos de onda, mas espera voltar a visitar o planeta com o Webb para realizar observações fotométricas e espetroscópicas no futuro. Esperam também detetar outros planetas semelhantes com o Webb para encontrar possíveis tendências sobre as suas atmosferas e sobre como estes objetos se formam.

Estes resultados foram obtidos com o programa GO #2243 do Ciclo 1 do Webb e foram publicados na revista Nature.

// ESA (comunicado de imprensa)
// ESA/Webb (comunicado de imprensa)
// NASA (comunicado de imprensa)
// STscI (comunicado de imprensa)
// Instituto Max Planck de Astronomia (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature)

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