{"id":6523,"date":"2023-11-17T07:22:01","date_gmt":"2023-11-17T06:22:01","guid":{"rendered":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=6523"},"modified":"2023-11-17T07:22:01","modified_gmt":"2023-11-17T06:22:01","slug":"telescopio-espacial-james-webb-deteta-vapor-de-agua-dioxido-de-enxofre-e-nuvens-de-areia-na-atmosfera-de-um-exoplaneta-fofo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2023\/11\/17\/telescopio-espacial-james-webb-deteta-vapor-de-agua-dioxido-de-enxofre-e-nuvens-de-areia-na-atmosfera-de-um-exoplaneta-fofo\/","title":{"rendered":"Telesc\u00f3pio Espacial James Webb deteta vapor de \u00e1gua, di\u00f3xido de enxofre e nuvens de areia na atmosfera de um exoplaneta “fofo”"},"content":{"rendered":"
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Impress\u00e3o art\u00edstica do exoplaneta WASP-107b e da sua estrela-m\u00e3e. Embora a estrela hospedeira, bastante fria, emita uma fra\u00e7\u00e3o relativamente pequena de fot\u00f5es altamente energ\u00e9ticos, estes conseguem penetrar profundamente na atmosfera “fofa” do planeta.
Cr\u00e9dito: ilustra\u00e7\u00e3o – Escola de Artes LUCA, B\u00e9lgica\/Klaas Verpoest; ci\u00eancia – Achr\u00e8ne Dyrek (CEA e Universit\u00e9 Paris Cit\u00e9, Fran\u00e7a), Michiel Min (SRON, Pa\u00edses Baixos), Leen Decin (KU Leuven, B\u00e9lgica)\/Equipa europeia MIRI EXO GTO\/ESA\/NASA<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Uma equipa de astr\u00f3nomos europeus, liderada por investigadores do Instituto de Astronomia, KU Leuven, e pelo Instituto Max Planck de Astronomia, utilizou observa\u00e7\u00f5es recentes feitas com o Telesc\u00f3pio Espacial James Webb para estudar a atmosfera do exoplaneta WASP-107b. Ao espreitarem para o interior da atmosfera “fofa” de WASP-107b, descobriram n\u00e3o s\u00f3 vapor de \u00e1gua e di\u00f3xido de enxofre, mas tamb\u00e9m nuvens de areia de silicato. Estas part\u00edculas residem numa atmosfera din\u00e2mica que exibe um vigoroso transporte de material. Os resultados do estudo foram publicados na revista Nature.<\/p>\n\n\n\n

Astr\u00f3nomos de todo o mundo est\u00e3o a aproveitar as capacidades avan\u00e7adas do MIRI (Mid-Infrared Instrument) a bordo do Telesc\u00f3pio Espacial James Webb (JWST) para realizar observa\u00e7\u00f5es inovadoras de exoplanetas – planetas que orbitam outras estrelas que n\u00e3o o nosso Sol. Um destes mundos fascinantes \u00e9 WASP-107b, um exoplaneta gasoso que orbita uma estrela ligeiramente mais fria e menos massiva do que o nosso Sol. A massa do planeta \u00e9 semelhante \u00e0 de Neptuno, mas o seu tamanho \u00e9 muito maior do que o de Neptuno, quase do tamanho de J\u00fapiter. Esta carater\u00edstica torna WASP-107b bastante “fofo” quando comparado com os planetas gigantes gasosos do nosso Sistema Solar. A “fofura” deste exoplaneta permite aos astr\u00f3nomos olhar cerca de 50 vezes mais profundamente na sua atmosfera, em compara\u00e7\u00e3o com a profundidade de explora\u00e7\u00e3o alcan\u00e7ada num gigante do Sistema Solar como J\u00fapiter.<\/p>\n\n\n\n

A equipa de astr\u00f3nomos europeus aproveitou ao m\u00e1ximo a not\u00e1vel “fofura” deste exoplaneta, que lhes permitiu olhar profundamente para a sua atmosfera. Esta oportunidade abriu uma janela para desvendar a complexa composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica da sua atmosfera. A raz\u00e3o por detr\u00e1s disto \u00e9 bastante simples: os sinais, ou caracter\u00edsticas espectrais, s\u00e3o muito mais proeminentes numa atmosfera menos densa do que numa mais compacta. O seu estudo recente, agora publicado na revista Nature, revela a presen\u00e7a de vapor de \u00e1gua, di\u00f3xido de enxofre (SO2) e nuvens de silicato, mas, mais notavelmente, n\u00e3o h\u00e1 vest\u00edgios do g\u00e1s de efeito de estufa, metano (CH4).<\/p>\n\n\n\n

Uma atmosfera din\u00e2mica<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Estas dete\u00e7\u00f5es fornecem informa\u00e7\u00f5es cruciais sobre a din\u00e2mica e a qu\u00edmica deste exoplaneta cativante. Em primeiro lugar, a aus\u00eancia de metano indica um interior potencialmente quente, oferecendo um vislumbre tentador do movimento da energia t\u00e9rmica na atmosfera do planeta. Em segundo lugar, a descoberta de di\u00f3xido de enxofre – conhecido pelo odor a f\u00f3sforos queimados – foi uma grande surpresa. Os modelos anteriores previam a sua aus\u00eancia, mas os novos modelos clim\u00e1ticos da atmosfera de WASP-107b mostram agora que a sua pr\u00f3pria “fofura” permite a forma\u00e7\u00e3o de di\u00f3xido de enxofre na atmosfera. Apesar da sua estrela anfitri\u00e3 emitir uma fra\u00e7\u00e3o relativamente pequena de fot\u00f5es altamente energ\u00e9ticos, devido \u00e0 sua natureza mais fria, estes fot\u00f5es conseguem chegar \u00e0s profundezas da atmosfera do planeta gra\u00e7as \u00e0 sua natureza “fofa”. Isto permite a ocorr\u00eancia das rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas necess\u00e1rias para produzir di\u00f3xido de enxofre.<\/p>\n\n\n\n

Mas n\u00e3o foi s\u00f3 isso que observaram. Tanto as caracter\u00edsticas espectrais do di\u00f3xido de enxofre como do vapor de \u00e1gua est\u00e3o significativamente diminu\u00eddas em compara\u00e7\u00e3o com o que seriam num cen\u00e1rio sem nuvens. As nuvens de grande altitude obscurecem parcialmente o vapor de \u00e1gua e o di\u00f3xido de enxofre na atmosfera. Embora se tenham inferido nuvens noutros exoplanetas, este \u00e9 o primeiro caso em que os astr\u00f3nomos conseguem identificar definitivamente a composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica destas nuvens. Neste caso, as nuvens consistem em pequenas part\u00edculas de silicato, uma subst\u00e2ncia familiar para os humanos, encontrada em muitas partes do mundo como o principal constituinte da areia.<\/p>\n\n\n

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O espetro de transmiss\u00e3o do Neptuno quente, WASP-107b, captado pelo LRS (Low-Resolution Spectrometer) do MIRI (Mid-InfraRed Instrument) a bordo do JWST, revela evid\u00eancias de vapor de \u00e1gua, di\u00f3xido de enxofre e nuvens de silicato (areia) na atmosfera do planeta.
Os astr\u00f3nomos come\u00e7am por medir a luz da estrela quando o exoplaneta n\u00e3o est\u00e1 em tr\u00e2nsito. Esta \u00e9 a luz de base da estrela. Quando o exoplaneta passa em frente da sua estrela hospedeira, bloqueia parcialmente a luz estelar. Ao mesmo tempo, alguma luz estelar passa atrav\u00e9s da atmosfera do exoplaneta. O MIRI regista a luz total (luz estelar mais a luz estelar que atravessa a atmosfera do exoplaneta) durante o tr\u00e2nsito. Para cada comprimento de onda, os cientistas calculam a quantidade de luz estelar bloqueada pelo planeta e pela sua atmosfera (c\u00edrculos brancos) subtraindo a luz estelar de base \u00e0 luz total medida durante o tr\u00e2nsito.
O espetro cobre comprimentos de onda entre 4,61 e 11,83 micr\u00f3metros. Os dados s\u00e3o complementados com dados do Hubble, que v\u00e3o de 1,1 a 1,7 micr\u00f3metros. A linha s\u00f3lida laranja \u00e9 o melhor modelo ajustado aos dados do JWST e do Hubble. As regi\u00f5es sombreadas indicam a contribui\u00e7\u00e3o do vapor de \u00e1gua (a vermelho), do di\u00f3xido de enxofre (a azul) e das nuvens de areia (a amarelo) para o modelo mais adequado.
Cr\u00e9dito: ilustra\u00e7\u00e3o – Michiel Min\/Equipa europeia MIRI EXO GTO\/ESA\/NASA; ci\u00eancia – Achr\u00e8ne Dyrek (CEA e Universit\u00e9 Paris Cit\u00e9, Fran\u00e7a), Michiel Min (SRON, Pa\u00edses Baixos), Leen Decin (KU Leuven, B\u00e9lgica)\/Equipa europeia MIRI EXO GTO\/ESA\/NASA<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

“O JWST est\u00e1 a revolucionar a caracteriza\u00e7\u00e3o exoplanet\u00e1ria, fornecendo conhecimentos sem precedentes a uma velocidade not\u00e1vel”, diz a autora principal, a professora Leen Decin da KU Leuven. “A descoberta de nuvens de areia, \u00e1gua e di\u00f3xido de enxofre neste exoplaneta ‘fofo’ pelo instrumento MIRI do JWST \u00e9 um marco fundamental. Reformula a nossa compreens\u00e3o da forma\u00e7\u00e3o e evolu\u00e7\u00e3o planet\u00e1rias, lan\u00e7ando nova luz sobre o nosso pr\u00f3prio Sistema Solar.”<\/p>\n\n\n\n

Em contraste com a atmosfera da Terra, onde a \u00e1gua congela a baixas temperaturas, nos planetas gasosos que atingem temperaturas de cerca de 1000 graus Celsius, as part\u00edculas de silicato podem congelar e formar nuvens. No entanto, no caso de WASP-107b, com uma temperatura de cerca de 500 graus Celsius na atmosfera exterior, os modelos tradicionais previam que estas nuvens de silicato se deveriam estar a formar mais profundamente na atmosfera, onde as temperaturas s\u00e3o substancialmente mais elevadas. Para al\u00e9m disso, as nuvens de areia no alto da atmosfera s\u00e3o como chuva. Como \u00e9 ent\u00e3o poss\u00edvel que estas nuvens de areia existam a grandes altitudes e continuem a subsistir?<\/p>\n\n\n\n

De acordo com o autor principal, Dr. Michiel Min: “O facto de vermos estas nuvens de areia a grande altitude na atmosfera deve significar que as got\u00edculas de chuva de areia se evaporam em camadas mais profundas e muito quentes e que o vapor de silicato resultante \u00e9 eficientemente deslocado de volta para cima, onde se recondensa para formar novamente nuvens de silicato. Isto \u00e9 muito semelhante ao ciclo do vapor de \u00e1gua e das nuvens na nossa Terra, mas com got\u00edculas feitas de areia”. Este ciclo cont\u00ednuo de sublima\u00e7\u00e3o e condensa\u00e7\u00e3o atrav\u00e9s do transporte vertical \u00e9 respons\u00e1vel pela presen\u00e7a duradoura de nuvens de areia na atmosfera de WASP-107b.<\/p>\n\n\n\n

Esta investiga\u00e7\u00e3o pioneira n\u00e3o s\u00f3 lan\u00e7a luz sobre o mundo ex\u00f3tico de WASP-107b, como tamb\u00e9m alarga os limites da nossa compreens\u00e3o das atmosferas exoplanet\u00e1rias. Constitui um marco significativo na explora\u00e7\u00e3o exoplanet\u00e1ria, revelando a intrincada intera\u00e7\u00e3o de elementos qu\u00edmicos e condi\u00e7\u00f5es clim\u00e1ticas nestes mundos distantes.<\/p>\n\n\n\n

“O JWST permite uma caracteriza\u00e7\u00e3o atmosf\u00e9rica profunda de um exoplaneta que n\u00e3o tem qualquer equivalente no nosso Sistema Solar, estamos a desvendar novos mundos!”, diz a autora principal, a Dra. Achr\u00e8ne Dyrek do CEA Paris.<\/p>\n\n\n\n

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