Vazamento de hélio no exoplaneta WASP-107b

Uma equipe internacional, incluindo a UNIGE, observou com o JWST enormes nuvens de hélio escapando do exoplaneta Wasp-107b.

Visão artística de WASP-107b. A baixa densidade do planeta e a intensa irradiação de sua estrela permitem que o hélio escape e forme um envelope assimétrico, extenso e difuso ao seu redor. © Universidade de Genebra/NCCR PlanetS/Thibaut Roger 

Uma equipe internacional, incluindo astrônomos da Universidade de Genebra (UNIGE) e do Centro Nacional de Competência em Pesquisa PlanetS, observou nuvens gigantes de hélio escapando do exoplaneta WASP-107b. Obtidas com o Telescópio Espacial James Webb, essas observações foram modeladas usando ferramentas desenvolvidas na UNIGE. A análise, publicada na revista Nature Astronomy , fornece pistas valiosas para a compreensão desse fenômeno de escape atmosférico, que influencia a evolução dos exoplanetas e molda algumas de suas características.

Às vezes, a atmosfera de um planeta escapa para o espaço. É o caso da Terra, que perde irreversivelmente pouco mais de 3 kg de matéria (principalmente hidrogênio) a cada segundo. Esse processo, chamado de "escape atmosférico", é de particular interesse para os astrônomos no estudo de exoplanetas localizados muito próximos de suas estrelas, que, aquecidos a temperaturas extremas, estão sujeitos a esse fenômeno. Ele desempenha um papel fundamental em sua evolução.

Graças ao Telescópio Espacial James Webb, uma equipe internacional, incluindo cientistas do Observatório da Universidade de Genebra (UNIGE) e das universidades McGill, Chicago e Montreal, conseguiu observar grandes fluxos de gás hélio escapando do WASP-107b. Este exoplaneta está localizado a mais de 210 anos-luz do nosso sistema solar. Esta é a primeira vez que este elemento químico foi identificado com o JWST em um exoplaneta, permitindo uma descrição detalhada do fenômeno.

Exoplanetas super-inflados

Descoberto em 2017, o WASP-107b está localizado sete vezes mais perto de sua estrela do que Mercúrio, o planeta mais próximo do nosso Sol. Sua densidade é muito baixa, pois tem o tamanho de Júpiter, mas apenas um décimo de sua massa, o que o coloca na categoria dos chamados "super-puffs", exoplanetas com densidades extremamente baixas.

O vasto fluxo de hélio foi detectado na extensão de sua atmosfera, chamada de "exosfera". Essa nuvem bloqueia parcialmente a luz da estrela mesmo antes de o planeta passar em frente a ela. "Nossos modelos de escape atmosférico confirmam a presença de fluxos de hélio, tanto à frente quanto atrás do planeta, que se estendem na direção de seu movimento orbital por quase dez vezes o raio do planeta", explica Yann Carteret, doutorando do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade de Genebra e coautor do estudo.

Pistas valiosas

Além do hélio, os astrônomos conseguiram confirmar a presença de água e traços de misturas químicas (incluindo monóxido de carbono, dióxido de carbono e amônia) na atmosfera do planeta, observando a ausência de metano, gás capaz de ser detectado pelo JWST. Essas são pistas valiosas para reconstruir a história da formação e migração de WASP-107b: o planeta se formou longe de sua órbita atual e depois se aproximou de sua estrela, o que explicaria sua atmosfera densa e a perda de gás.

O estudo sobre WASP-107b é uma referência fundamental para uma melhor compreensão da evolução e dinâmica desses mundos distantes. "Observar e modelar a fuga atmosférica é uma importante área de pesquisa no Departamento de Astronomia da UNIGE, pois acredita-se que seja responsável por algumas das características observadas na população de exoplanetas", explica Vincent Bourrier, professor sênior e pesquisador do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE e coautor do estudo.

“Na Terra, a fuga atmosférica é muito fraca para influenciar drasticamente o nosso planeta. Mas seria responsável pela ausência de água em nosso vizinho próximo, Vênus. Portanto, é essencial compreender plenamente os mecanismos que atuam nesse fenômeno, que poderia erodir a atmosfera de certos exoplanetas rochosos”, conclui ele.

Universidade de Genebra