Liderados por uma equipe do IREx da UdeM, os cientistas exploram o exoplaneta GJ 9827 d’e encontram uma quantidade significativa de vapor d’água em sua atmosfera.
Um estudo internacional liderado pelo Canadá revelou novas informações sobre a atmosfera de GJ 9827 d – um exoplaneta que orbita a estrela GJ 9827 na constelação de Peixes, a cerca de 98 anos-luz da Terra – usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST).
O estudo descobriu que a atmosfera do planeta contém uma alta concentração de moléculas mais pesadas, incluindo uma quantidade significativa de vapor d’água, fazendo os astrônomos pensarem que poderia muito bem ser um “mundo a vapor”.
Publicado em Cartas de diários astrofísicos o estudo foi liderado por Caroline Piaulet-Ghorayeb, Ph.D. candidato no Instituto Trottier de Pesquisa sobre Exoplanetas (IREx) da Universidade de Montreal, em colaboração com pesquisadores de todo o mundo.
No início deste ano, usando dados do Telescópio Espacial Hubble (HST), os pesquisadores do IREx anunciaram que detectaram água na atmosfera de GJ 9827 d, tornando-o, com aproximadamente duas vezes o tamanho da Terra, o menor exoplaneta com uma atmosfera confirmada.
Juntas, estas descobertas significativas abrem novos caminhos para a procura de vida para além do nosso Sistema Solar e melhoram a nossa compreensão da formação e composição planetária.
Um objetivo indescritível – até agora
Durante anos, os cientistas concentraram-se na detecção de atmosferas em grandes gigantes gasosos e mini-Neptunos – planetas muito maiores que a Terra e com atmosferas dominadas por hidrogénio, como Júpiter e Neptuno no nosso Sistema Solar.
Mas até agora, a detecção de atmosferas em torno de planetas menores, mais próximos do tamanho da Terra, permaneceu um objetivo ilusório.
Por enquanto, todos os planetas que detectámos que têm atmosferas são planetas gigantes ou, na melhor das hipóteses, mini-Neptunos,” disse Piaulet-Ghorayeb, principal autor do estudo.
“Esses planetas têm atmosferas compostas principalmente de hidrogênio, o que os torna mais semelhantes aos gigantes gasosos do Sistema Solar do que aos planetas terrestres como a Terra, que têm atmosferas dominadas por elementos mais pesados”.
Rico em moléculas mais pesadas
O que diferencia o GJ 9827 é a composição de sua atmosfera.
Ao combinar dados do JWST/NIRISS e do HST, Piaulet-Ghorayeb mostrou que, ao contrário das atmosferas dominadas por hidrogénio de planetas maiores, GJ 9827 d’s é rico em moléculas mais pesadas, com bastante vapor de água.
Esta descoberta marca a primeira detecção robusta de uma atmosfera exoplanetária onde o hidrogénio não é o componente dominante, sugerindo, em vez disso, uma atmosfera mais pesada e rica em água.
“Está mais próximo, em peso molecular, das atmosferas ricas em dióxido de carbono ou nitrogênio que procuramos atualmente em planetas rochosos menores, onde eventualmente procuraríamos vida”, disse Piaulet-Ghorayeb.
Ela e sua equipe fizeram suas observações por meio do instrumento canadense no JWST, o Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS). Utilizando espectroscopia de transmissão, analisaram a luz estelar que passa pela atmosfera do planeta à medida que este transitava (passava em frente) da sua estrela hospedeira, GJ 9827.
Eles então combinaram as novas observações do JWST com observações anteriores do HST para mostrar com segurança que as características espectrais observadas são causadas pela atmosfera do planeta e não pela contaminação da estrela do sistema.
Com os dados do JWST/NIRISS SOSS, os cientistas podem finalmente distinguir entre dois tipos de atmosferas para o planeta: uma é nublada com poucos elementos mais pesados, principalmente hidrogénio com água presente apenas em pequenas quantidades; o outro tem alta densidade com muitos elementos mais pesados e muita água.
Como GJ 9827 d’está perto de sua estrela, sua atmosfera é provavelmente uma mistura de gás e um estado superaquecido e denso, em vez de ter camadas ou nuvens distintas.
Não pensado para ser habitável
Embora o próprio GJ 9827 não seja considerado habitável devido à sua proximidade com sua estrela hospedeira e às altas temperaturas de superfície resultantes (cerca de 350 graus Celsius), a descoberta é um grande avanço na busca por ambientes habitáveis.
A presença de uma atmosfera pesada e rica em água num pequeno planeta como GJ 9827 d fornece uma prova de conceito de que tais atmosferas existem e podem ser estudadas com a precisão do JWST.
E isso torna mais plausível a perspectiva de encontrar planetas habitáveis, semelhantes à Terra, eventualmente.
“Este é um grande passo em direcção ao objectivo de procurar atmosferas em torno de planetas mais pequenos, semelhantes aos terrestres,” disse Piaulet-Ghorayeb.
“GJ 9827 d’é o primeiro planeta onde detectamos uma atmosfera rica em moléculas pesadas, tal como os planetas terrestres do Sistema Solar, e o primeiro exemplo confirmado em muito tempo de um ‘mundo a vapor’ postulado pela comunidade científica. ”
Acredita-se que esses “mundos de vapor” tenham atmosferas espessas e ricas em água, sem gelo superficial ou água líquida, mantendo, em vez disso, atmosferas de vapor devido à sua proximidade com suas estrelas hospedeiras. Eles são como as luas geladas Europa e Ganimedes, apenas perto o suficiente de suas estrelas para que a água apareça como vapor na atmosfera, e não sob uma camada de gelo.
Outras observações planejadas pelo JWST de GJ 9827 d’nos próximos meses poderão lançar mais luz sobre os componentes de sua atmosfera de vapor, esperam os astrônomos.