{"id":6976,"date":"2024-05-10T06:21:18","date_gmt":"2024-05-10T05:21:18","guid":{"rendered":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/?p=6976"},"modified":"2024-05-10T06:21:18","modified_gmt":"2024-05-10T05:21:18","slug":"webb-deteta-uma-atmosfera-em-torno-de-um-exoplaneta-rochoso","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ccvalg.pt\/astronomia\/wordpress\/2024\/05\/10\/webb-deteta-uma-atmosfera-em-torno-de-um-exoplaneta-rochoso\/","title":{"rendered":"Webb deteta uma atmosfera em torno de um exoplaneta rochoso"},"content":{"rendered":"
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Ilustra\u00e7\u00e3o do poss\u00edvel aspeto do exoplaneta 55 Cancri e. Tamb\u00e9m chamado Janssen, 55 Cancri e \u00e9 uma super-Terra, um planeta rochoso significativamente maior do que a Terra mas mais pequeno do que Neptuno, que orbita a sua estrela a uma dist\u00e2ncia de apenas 2,25 milh\u00f5es de quil\u00f3metros (0,015 unidades astron\u00f3micas), completando uma \u00f3rbita em menos de 18 horas. Em compara\u00e7\u00e3o, Merc\u00fario est\u00e1 25 vezes mais longe do Sol do que 55 Cancri e est\u00e1 da sua estrela. O sistema, que tamb\u00e9m inclui quatro gigantes gasosos, est\u00e1 localizado a cerca de 41 anos-luz da Terra, na dire\u00e7\u00e3o da constela\u00e7\u00e3o de Caranguejo.\nObserva\u00e7\u00f5es do NIRCam e do MIRI do Webb sugerem que o planeta pode estar rodeado por uma atmosfera rica em di\u00f3xido de carbono (CO2) ou mon\u00f3xido de carbono (CO). Por estar t\u00e3o perto da sua estrela, o planeta \u00e9 extremamente quente e pensa-se que esteja coberto por rocha fundida. Os investigadores pensam que os gases que comp\u00f5em a atmosfera podem ter borbulhado a partir do magma.\nA estrela, 55 Cancri, \u00e9 uma estrela do tipo K com quase o mesmo tamanho e massa do Sol, mas ligeiramente mais fria e mais fraca. \u00c9 apenas suficientemente brilhante para ser vista a olho nu num c\u00e9u muito escuro. A estrela e o planeta est\u00e3o t\u00e3o pr\u00f3ximos um do outro que a estrela apareceria 70 vezes mais larga no c\u00e9u do planeta do que o Sol aparece no nosso c\u00e9u da Terra. Al\u00e9m disso, dado que \u00e9 prov\u00e1vel que o planeta sofra acoplamento de mar\u00e9, a estrela pareceria fixa no c\u00e9u a partir de qualquer ponto.\nEsta ilustra\u00e7\u00e3o baseia-se em novos dados recolhidos pelo NIRCam e pelo MIRI, bem como em observa\u00e7\u00f5es anteriores de outros telesc\u00f3pios terrestres e espaciais, incluindo o Hubble da NASA e o Spitzer, j\u00e1 aposentado. O Webb n\u00e3o captou quaisquer imagens do planeta.\nCr\u00e9dito: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STSCI)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Investigadores, ao recorrer ao Telesc\u00f3pio Espacial James Webb da NASA\/ESA\/CSA, poder\u00e3o ter detetado gases atmosf\u00e9ricos em torno de 55 Cancri e, um exoplaneta rochoso e quente a 41 anos-luz da Terra. Esta \u00e9 a melhor evid\u00eancia at\u00e9 \u00e0 data da exist\u00eancia de uma atmosfera num planeta rochoso para l\u00e1 do nosso Sistema Solar.<\/p>\n\n\n\n

Renyu Hu, do JPL da NASA em Pasadena, Calif\u00f3rnia, EUA, \u00e9 o autor principal de um artigo cient\u00edfico publicado na revista Nature. “O Webb est\u00e1 a alargar as fronteiras da caracteriza\u00e7\u00e3o exoplanet\u00e1ria aos planetas rochosos”, disse Renyu Hu. “Est\u00e1 verdadeiramente a permitir um novo tipo de ci\u00eancia”.<\/p>\n\n\n\n

A super-Terra superquente 55 Cancri e<\/strong><\/p>\n\n\n\n

55 Cancri e \u00e9 um de cinco planetas conhecidos que orbitam uma estrela semelhante ao Sol na dire\u00e7\u00e3o da constela\u00e7\u00e3o de Caranguejo. Com um di\u00e2metro quase duas vezes superior ao da Terra e uma densidade ligeiramente maior, o planeta est\u00e1 classificado como uma super-Terra: maior do que a Terra, mais pequeno do que Neptuno e provavelmente com uma composi\u00e7\u00e3o semelhante \u00e0 dos planetas rochosos do nosso Sistema Solar.<\/p>\n\n\n\n

No entanto, descrever 55 Cancri e como rochoso pode dar uma impress\u00e3o errada. O planeta orbita t\u00e3o perto da sua estrela (cerca de 2,25 milh\u00f5es de quil\u00f3metros, ou 1\/25 da dist\u00e2ncia entre Merc\u00fario e o Sol) que a sua superf\u00edcie est\u00e1 provavelmente fundida – um oceano borbulhante de magma. Numa \u00f3rbita t\u00e3o \u00edntima, \u00e9 prov\u00e1vel que o planeta sofra acoplamento de mar\u00e9, com um lado diurno sempre virado para a estrela e um lado noturno em perp\u00e9tua escurid\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

Apesar das numerosas observa\u00e7\u00f5es efetuadas desde que o seu tr\u00e2nsito foi descoberto em 2011, a quest\u00e3o de saber se 55 Cancri e tem ou n\u00e3o uma atmosfera – ou se poderia ter uma, dada a sua elevada temperatura e o constante ataque de radia\u00e7\u00e3o e vento da sua estrela – tem ficado sem resposta.<\/p>\n\n\n\n

“Estudei este planeta durante mais de uma d\u00e9cada”, disse Diana Dragomir, investigadora exoplanet\u00e1ria na Universidade do Novo M\u00e9xico, EUA, e coautora do estudo. “Tem sido muito frustrante que nenhuma das observa\u00e7\u00f5es que temos recebido tenha resolvido estes mist\u00e9rios de forma robusta. Estou entusiasmada por estarmos finalmente a obter algumas respostas!”<\/p>\n\n\n\n

Ao contr\u00e1rio das atmosferas dos gigantes gasosos, que s\u00e3o relativamente f\u00e1ceis de detetar (a primeira foi detetada pelo Telesc\u00f3pio Espacial Hubble da NASA\/ESA h\u00e1 mais de duas d\u00e9cadas), as atmosferas mais finas e mais densas que rodeiam os planetas rochosos t\u00eam permanecido esquivas.<\/p>\n\n\n\n

Estudos anteriores de 55 Cancri e, utilizando dados do Telesc\u00f3pio Espacial Spitzer da NASA, agora aposentado, sugeriam a presen\u00e7a de uma atmosfera substancial, rica em vol\u00e1teis (mol\u00e9culas que se encontram sob a forma de g\u00e1s na Terra) como o oxig\u00e9nio, o azoto e o di\u00f3xido de carbono. Mas os investigadores n\u00e3o puderam excluir outra possibilidade: que o planeta esteja nu, \u00e0 exce\u00e7\u00e3o de uma t\u00e9nue camada de rocha vaporizada, rica em elementos como o sil\u00edcio, o ferro, o alum\u00ednio e o c\u00e1lcio. “O planeta \u00e9 t\u00e3o quente que alguma da rocha fundida deve evaporar-se”, explicou Renyu.<\/p>\n\n\n\n

Medi\u00e7\u00e3o de varia\u00e7\u00f5es subtis no infravermelho<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Para distinguir entre as duas hip\u00f3teses, a equipa utilizou os instrumentos NIRCam (Near-Infrared Camera) e MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Webb para medir a luz infravermelha de 4 a 12 micr\u00f3metros proveniente do planeta.<\/p>\n\n\n\n

Embora o Webb n\u00e3o consiga captar uma imagem direta de 55 Cancri e, consegue medir altera\u00e7\u00f5es subtis na luz de todo o sistema \u00e0 medida que o planeta orbita a estrela.<\/p>\n\n\n\n

Ao subtrair o brilho durante o eclipse secund\u00e1rio, quando o planeta est\u00e1 atr\u00e1s da estrela (com apenas a luz da estrela), do brilho quando o planeta est\u00e1 mesmo ao lado da estrela (luz da estrela e do planeta combinadas), a equipa conseguiu calcular a quantidade de v\u00e1rios comprimentos de onda de luz infravermelha proveniente do lado diurno do planeta.<\/p>\n\n\n

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Esta curva de luz mostra a mudan\u00e7a no brilho do sistema 55 Cancri \u00e0 medida que o planeta rochoso 55 Cancri e, o mais pr\u00f3ximo dos cinco planetas conhecidos do sistema, se move atr\u00e1s da estrela. Este fen\u00f3meno \u00e9 conhecido como um eclipse secund\u00e1rio.
Quando o planeta est\u00e1 ao lado da estrela, a luz infravermelha m\u00e9dia emitida tanto pela estrela como pelo lado diurno do planeta chega ao telesc\u00f3pio, e o sistema aparece mais brilhante. Quando o planeta est\u00e1 atr\u00e1s da estrela, a luz emitida pelo planeta \u00e9 bloqueada e apenas a luz estelar chega ao telesc\u00f3pio, fazendo com que o brilho aparente diminua.
Os astr\u00f3nomos podem subtrair o brilho da estrela do brilho combinado da estrela e do planeta para calcular a quantidade de luz infravermelha que vem do lado diurno do planeta. Isto \u00e9 ent\u00e3o usado para calcular a temperatura do lado diurno e inferir se o planeta tem ou n\u00e3o uma atmosfera.
O gr\u00e1fico mostra dados recolhidos usando o modo de espetroscopia de baixa resolu\u00e7\u00e3o no MIRI (Mid-Infrared Instrument) do Webb em mar\u00e7o de 2023. Cada um dos pontos de dados p\u00farpura mostra o brilho da luz com um comprimento de onda entre 7,5 e 11,8 micr\u00f3metros, em m\u00e9dia em intervalos de cerca de cinco minutos. A linha cinzenta \u00e9 o melhor ajuste, ou seja, o modelo de curva de luz que mais se aproxima dos dados. A diminui\u00e7\u00e3o do brilho durante o eclipse secund\u00e1rio \u00e9 de apenas 110 partes por milh\u00e3o, ou cerca de 0,011 por cento.
A temperatura do planeta calculada a partir desta observa\u00e7\u00e3o \u00e9 de cerca de 1800 K (cerca de 1500 graus Celsius), o que \u00e9 significativamente inferior ao que seria de esperar se o planeta n\u00e3o tivesse atmosfera ou tivesse apenas uma fina atmosfera de rocha vaporizada. Esta temperatura relativamente baixa indica que o calor est\u00e1 a ser distribu\u00eddo do lado diurno para o lado noturno, possivelmente por uma atmosfera rica em vol\u00e1teis.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI), A. Bello-Arufe (JPL)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Este m\u00e9todo, conhecido como espetroscopia de eclipse secund\u00e1rio, \u00e9 semelhante ao utilizado por outras equipas de investiga\u00e7\u00e3o para procurar atmosferas noutros exoplanetas rochosos, como TRAPPIST-1 b.<\/p>\n\n\n\n

Mais frio do que o esperado<\/strong><\/p>\n\n\n\n

A primeira indica\u00e7\u00e3o de que 55 Cancri e poderia ter uma atmosfera substancial veio de medi\u00e7\u00f5es de temperatura baseadas na sua emiss\u00e3o t\u00e9rmica, o calor libertado sob a forma de luz infravermelha. Se o planeta estiver coberto de rocha fundida escura com um fino v\u00e9u de rocha vaporizada, ou se n\u00e3o tiver qualquer atmosfera, a temperatura diurna dever\u00e1 rondar os 2200\u00ba C.<\/p>\n\n\n\n

“Ao inv\u00e9s, os dados do MIRI mostram uma temperatura relativamente baixa de cerca de 1540\u00ba C”, disse Renyu. “Isto \u00e9 uma indica\u00e7\u00e3o muito forte de que a energia est\u00e1 a ser distribu\u00edda do lado diurno para o lado noturno, muito provavelmente por uma atmosfera rica em vol\u00e1teis.” Embora as correntes de lava possam transportar algum calor para o lado noturno, n\u00e3o conseguem mov\u00ea-lo de forma suficientemente eficaz para explicar o efeito de arrefecimento.<\/p>\n\n\n\n

Quando a equipa analisou os dados do NIRCam, viu padr\u00f5es consistentes com uma atmosfera rica em vol\u00e1teis. “Vemos evid\u00eancias de uma queda no espetro entre 4 e 5 micr\u00f3metros – menos desta luz est\u00e1 a chegar ao telesc\u00f3pio”, explicou o coautor Aaron Bello-Arufe, tamb\u00e9m do JPL. “Isto sugere a presen\u00e7a de uma atmosfera contendo mon\u00f3xido de carbono ou di\u00f3xido de carbono, que absorvem estes comprimentos de onda da luz”. Um planeta sem atmosfera ou com apenas rocha vaporizada numa atmosfera n\u00e3o teria esta caracter\u00edstica espetral espec\u00edfica.<\/p>\n\n\n\n

“Esta \u00e9 uma not\u00edcia empolgante”, disse a coautora Yamila Miguel do Observat\u00f3rio de Leiden e do SRON (Netherlands Institute for Space Research), ambos nos Pa\u00edses Baixos. “Pass\u00e1mos os \u00faltimos dez anos a modelar diferentes cen\u00e1rios, a tentar imaginar o aspeto deste mundo. Ter finalmente uma confirma\u00e7\u00e3o do nosso trabalho n\u00e3o tem pre\u00e7o!”<\/p>\n\n\n

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Um espetro de emiss\u00e3o t\u00e9rmica captado pelo NIRCam (Near-Infrared Camera) do Webb em novembro de 2022 e pelo MIRI (Mid-Infrared Instrument) em mar\u00e7o de 2023, mostra o brilho (eixo do y) de diferentes comprimentos de onda de luz infravermelha (eixo do x) emitida pela super-Terra 55 Cancri e. O espetro mostra que o planeta pode estar rodeado por uma atmosfera rica em di\u00f3xido de carbono ou mon\u00f3xido de carbono e outros vol\u00e1teis, e n\u00e3o apenas rocha vaporizada.
O gr\u00e1fico compara os dados recolhidos pelo NIRCam (pontos laranja) e MIRI (pontos roxos) com dois modelos diferentes. O modelo A, a vermelho, mostra como deveria ser o espetro de emiss\u00e3o de 55 Cancri e se tivesse uma atmosfera feita de rocha vaporizada. O modelo B, a azul, mostra como deveria ser o espetro de emiss\u00e3o se o planeta tivesse uma atmosfera rica em vol\u00e1teis, libertada por um oceano de magma com um conte\u00fado vol\u00e1til semelhante ao do manto da Terra. Tanto os dados do MIRI como os do NIRCam s\u00e3o consistentes com o modelo rico em vol\u00e1teis.
A quantidade de luz infravermelha m\u00e9dia emitida pelo planeta (MIRI) mostra que a sua temperatura diurna \u00e9 significativamente mais baixa do que seria se n\u00e3o tivesse uma atmosfera para distribuir o calor do lado diurno para o lado noturno. A queda no espetro entre 4 e 5 micr\u00f3metros (dados do NIRCam) pode ser explicada pela absor\u00e7\u00e3o desses comprimentos de onda por mol\u00e9culas de mon\u00f3xido ou di\u00f3xido de carbono na atmosfera.
O espetro foi obtido atrav\u00e9s da medi\u00e7\u00e3o do brilho da luz de 4 a 5 micr\u00f3metros com o espetr\u00f3metro GRISM do NIRCam do Webb, e da luz de 5 a 12 micr\u00f3metros com o espetr\u00f3metro de baixa resolu\u00e7\u00e3o do MIRI, antes, durante e depois do planeta se mover atr\u00e1s da sua estrela (o eclipse secund\u00e1rio). A quantidade de cada comprimento de onda emitido pelo planeta (eixo do y) foi calculada subtraindo o brilho da estrela isolada (durante o eclipse secund\u00e1rio) ao brilho da estrela e do planeta combinados (antes e depois do eclipse). Cada observa\u00e7\u00e3o durou cerca de oito horas.
Note que os dados do NIRCam foram deslocados verticalmente para se alinharem com o Modelo B. Embora as diferen\u00e7as de brilho entre cada comprimento de onda na banda do NIRCam tenham sido derivadas da observa\u00e7\u00e3o (os dados sugerem um vale entre 4 e 5 micr\u00f3metros), o brilho absoluto (a posi\u00e7\u00e3o vertical desse vale) n\u00e3o p\u00f4de ser medido com precis\u00e3o devido ao ru\u00eddo nos dados.
Cr\u00e9dito: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI), R. Hu (JPL), A. Bello-Arufe (JPL), M. Zhang (Universidade de Chicago), M. Zilinskas (SRON, Netherlands Institute for Space Research)<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Oceano de magma borbulhante<\/strong><\/p>\n\n\n\n

A equipa pensa que os gases que cobrem 55 Cancri e estariam a borbulhar do interior, em vez de estarem presentes desde a forma\u00e7\u00e3o do planeta. “A atmosfera prim\u00e1ria j\u00e1 ter\u00e1 desaparecido h\u00e1 muito tempo devido \u00e0 alta temperatura e \u00e0 intensa radia\u00e7\u00e3o da estrela”, disse Aaron. “Esta ser\u00e1 uma atmosfera secund\u00e1ria que \u00e9 continuamente reabastecida pelo oceano de magma. O magma n\u00e3o \u00e9 apenas cristais e rocha l\u00edquida, tem tamb\u00e9m muito g\u00e1s dissolvido”.<\/p>\n\n\n\n

Muito provavelmente, qualquer atmosfera que rodeie o planeta ser\u00e1 mais complexa e bastante vari\u00e1vel, em resultado das intera\u00e7\u00f5es com o oceano de magma. Para al\u00e9m do mon\u00f3xido de carbono ou do di\u00f3xido de carbono, poder\u00e1 haver gases como o azoto, vapor de \u00e1gua, di\u00f3xido de enxofre, alguma rocha vaporizada e at\u00e9 nuvens de curta dura\u00e7\u00e3o feitas de pequenas got\u00edculas de lava condensadas no ar.<\/p>\n\n\n\n

Embora 55 Cancri e seja demasiado quente para ser habit\u00e1vel, os investigadores pensam que pode constituir uma janela \u00fanica para estudar as intera\u00e7\u00f5es entre as atmosferas, as superf\u00edcies e os interiores dos planetas rochosos, e talvez fornecer informa\u00e7\u00f5es sobre o passado da Terra, de V\u00e9nus e de Marte, que se pensa terem sido cobertos por oceanos de magma. “Em \u00faltima an\u00e1lise, queremos compreender quais as condi\u00e7\u00f5es que tornam poss\u00edvel a um planeta rochoso manter uma atmosfera rica em g\u00e1s, um ingrediente chave para um planeta habit\u00e1vel”, disse Renyu.<\/p>\n\n\n\n

Esta investiga\u00e7\u00e3o foi realizada como parte do Programa GO (General Observers) 1952 do Webb. A an\u00e1lise de observa\u00e7\u00f5es adicionais do eclipse secund\u00e1rio de 55 Cancri e est\u00e1 atualmente em curso. No futuro, a equipa espera capturar uma curva de fase completa com o Webb para mapear as diferen\u00e7as de temperatura de um lado do planeta para o outro, para ter uma melhor no\u00e7\u00e3o da meteorologia, do clima e das condi\u00e7\u00f5es atmosf\u00e9ricas mais detalhadas do planeta.<\/p>\n\n\n\n

\/\/ ESA (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ NASA (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ ESA\/Webb (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ STScI (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Universidade do Novo M\u00e9xico (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Observat\u00f3rio de Leiden (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Universidade de Berna (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Universidade de Estocolmo (comunicado de imprensa)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (Nature)<\/a>
\/\/ Artigo cient\u00edfico (arXiv.org)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Saiba mais:<\/h3>\n\n\n\n

Not\u00edcias relacionadas:<\/strong>
Nature<\/a>
EurekAlert!<\/a>
Astronomy<\/a>
SPACE.com<\/a>
Science alert<\/a>
PHYSORG<\/a>
BBC Sky at Night Magazine<\/a>
Gizmodo<\/a>
Reuters<\/a>
P\u00fablico<\/a><\/p>\n\n\n\n

55 Cancri e:<\/strong>
NASA<\/a>
ipac<\/a>
Exoplanet.eu<\/a> 
Wikipedia<\/a><\/p>\n\n\n\n

Exoplanetas:
<\/strong>Wikipedia<\/a>
Lista de planetas (Wikipedia)<\/a>
Lista de exoplanetas potencialmente habit\u00e1veis (Wikipedia)<\/a>
Lista de exoplanetas mais pr\u00f3ximos (Wikipedia)<\/a>
Lista de extremos (Wikipedia)<\/a>
Lista de exoplanetas candidatos a albergar \u00e1gua l\u00edquida (Wikipedia)<\/a>
Open Exoplanet Catalogue<\/a>
NASA<\/a>
Exoplanet.eu<\/a><\/p>\n\n\n\n

JWST (Telesc\u00f3pio Espacial James Webb):<\/strong>
NASA<\/a>
STScI<\/a>
STScI (website para o p\u00fablico)<\/a>
ESA<\/a>
ESA\/Webb<\/a>
Wikipedia<\/a>
Facebook<\/a>
X\/Twitter<\/a>
Instagram<\/a>
Blog do JWST (NASA)<\/a>
Programas DD-ERS do Webb (STScI)<\/a>
Ciclo 2 GO do Webb (STScI)<\/a>
NIRISS (NASA)<\/a>
NIRCam (NASA)<\/a>
MIRI (NASA)<\/a>
NIRSpec (NASA)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Telesc\u00f3pio Espacial Spitzer:
<\/strong>Caltech<\/a>
NASA<\/a>
Centro Cient\u00edfico Spitzer<\/a> 
Wikipedia<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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