Em 2020, uma equipa de astrónomos identificou WD 1856+534 b, um gigante gasoso que orbita uma estrela a 81 anos-luz da Terra. Este exoplaneta, com cerca de seis vezes a massa de Júpiter (o que o torna um “super-Júpiter”), foi o primeiro planeta em trânsito conhecido a orbitar uma anã branca (WD).
Num artigo recente, um grupo internacional de investigadores descreve observações deste exoplaneta feitas com o Instrumento de Infravermelho Médio (MIRI) a bordo do Telescópio Espacial James Webb (JWST). Com estes dados, confirmaram que WD 1856+534 b é o exoplaneta mais frio alguma vez observado.
A investigação foi liderada por Mary Anne Limbach, cientista investigadora assistente no Departamento de Astronomia da Universidade do Michigan, em Ann Arbor.
No trabalho participaram ainda investigadores do Instituto Kavli de Astrofísica e Investigação Espacial do MIT, do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (JHUAPL), da Universidade de Victoria, da Universidade do Texas em Austin, do Centro de Investigação e Exploração Interdisciplinar em Astrofísica (CIERA), do Centro de Astrofísica da Universidade do Sul de Queensland, bem como do NOIRLab da NSF e do Observatório Gemini.
Observações do JWST com o MIRI no Ciclo 3
Estas medições integraram o programa de Observação Geral (GO) do Ciclo 3 do JWST, cujo objectivo era tirar partido das ópticas e dos espectrómetros avançados no infravermelho do Webb para caracterizar directamente o planeta.
Este esforço enquadra-se num dos objectivos científicos do JWST: a caracterização de exoplanetas através do método de imagem directa. Esta abordagem baseia-se na observação da luz reflectida pela superfície ou pela atmosfera de um exoplaneta e na sua análise com espectrómetros, procurando assinaturas químicas.
Com isso, os astrónomos conseguem avaliar a presença de potenciais biossinaturas (oxigénio, azoto, metano, água, etc.) e inferir pormenores sobre a formação e a composição do planeta.
Com telescópios de última geração como o JWST, esta técnica poderá abrir caminho à primeira evidência conclusiva de vida para lá do Sistema Solar.
Método de imagem directa: potencial e limitações actuais
Para além da luz reflectida, os espectros de emissão destes mundos também podem revelar informações sobre a composição do planeta e a sua história de migração. Ainda assim, como os autores sublinham, captar directamente luz proveniente de um exoplaneta continua a ser difícil, porque a radiação da estrela hospedeira domina e obscurece o sinal.
Por esse motivo, a imagem directa tem ficado, em grande medida, limitada a planetas muito massivos (por exemplo, gigantes gasosos) com órbitas largas, ou então a objectos com temperaturas atmosféricas extremamente elevadas. Em contrapartida, ainda não foram observados exoplanetas terrestres (ou rochosos) em órbitas mais próximas das suas estrelas.
Além disso, também não tinham sido observados exoplanetas com espectros de emissão mais frios do que 275 K (1.85 °C; 35.33 °F) - um valor comparável ao da Terra. É aqui que as anãs brancas oferecem uma oportunidade particular para detectar e caracterizar planetas mais frios. Como a equipa referiu:
"A baixa luminosidade das WDs reduz significativamente os desafios de contraste que, em geral, impedem detecções directas em torno de estrelas da sequência principal. Enquanto remanescentes evolutivos de estrelas como o Sol, as WDs oferecem uma janela para o destino dos sistemas planetários após a morte estelar. Compreender de que forma os planetas interagem com a evolução pós-sequência principal e como lhe sobrevivem fornece informação crucial sobre estabilidade orbital, migração dinâmica e possível engolimento planetário."
O que WD 1856+534 b revela sobre planetas em torno de anãs brancas (WD)
Para lá disso, estudar sistemas planetários em torno de anãs brancas pode esclarecer se os planetas conseguem resistir a esta fase tardia da evolução estelar e ajudar a perceber se ainda podem existir condições habitáveis junto de remanescentes estelares.
Astrónomos e astrobiólogos esperam explorar estas questões com as capacidades do Webb. Neste estudo, Limbach e os seus colegas voltaram a confirmar a presença de WD 1856+534 b recorrendo ao método do excesso no infravermelho (IV), com dados do MIRI do JWST.
Com esta abordagem, conseguiram restringir a massa de WD 1856+534 b e medir a temperatura da sua atmosfera. A análise apontou para uma temperatura média de 186 K (-87 °C; -125 °F), o que faz de WD 1856+534 b o exoplaneta mais frio alguma vez detectado.
O grupo confirmou ainda que o exoplaneta tem uma massa não superior a 6 vezes a de Júpiter, quando observações anteriores tinham indicado uma estimativa de 13.8 massas de Júpiter. Estes resultados constituem também a primeira confirmação directa de que planetas podem sobreviver e migrar para órbitas próximas, nas imediações das zonas habitáveis de anãs brancas.
Próximas observações de WD 1856 b e dados do NIRSpec
A equipa antecipa novas observações de WD 1856 b com o JWST, já calendarizadas para 2025. Com sorte, essas observações permitirão identificar planetas adicionais, o que poderá ajudar a perceber se WD 1856 b foi perturbado até atingir a órbita actual.
Entretanto, deverão ser divulgados em breve os resultados de medições anteriores efectuadas pelo Espectronómetro de Infravermelho Próximo (NIRSpec) do Webb, no Ciclo 1. Esses dados irão permitir uma caracterização inicial da atmosfera do planeta.
Este artigo foi originalmente publicado pela Universe Today. Leia o artigo original.
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