Como o telescópio espacial Webb estudará mundos distantes

 Ilustração comparando os tamanhos dos exoplanetas sub-Netuno TOI-421 b e GJ 1214 b com a Terra e Netuno. Tanto o TOI-421 b quanto o GJ 1214 b estão entre a Terra e Netuno em termos de raio, massa e densidade. Os planetas estão dispostos da esquerda para a direita em ordem crescente de raio e massa. Créditos: NASA, ESA, CSA e D. Player (STScI)

O Telescópio Espacial James Webb da NASA está se preparando para nos dar a melhor visão de mundos além do nosso próprio sistema solar, comumente conhecidos como exoplanetas. Cientistas do Centro de Pesquisa Ames da NASA, no Vale do Silício, na Califórnia, estarão entre os primeiros a observar o cosmos com Webb, e estão procurando pistas sobre como os exoplanetas se formam, do que são feitos e se algum deles pode ser potencialmente habitável. 

Quando procuramos exoplanetas, os cientistas costumam usar os mundos que conhecemos melhor como referência – o nosso e os nossos vizinhos no sistema solar. Mas a maioria dos planetas não são como nenhum de nossos vizinhos. 

“A diversidade de planetas que descobrimos dentro da galáxia excede em muito a diversidade de planetas dentro do nosso próprio sistema solar”, disse Natasha Batalha, cientista pesquisadora da Ames que é co-investigadora em vários programas Webb. “Em nosso sistema solar, temos os mundos rochosos internos e planetas gasosos externos – mas os exoplanetas mais comuns que vemos estão realmente no meio.” 

A equipe de Batalha usará o Webb para estudar 11 desses planetas “intermediários”, maiores que a Terra, mas menores que Netuno, para aprender mais sobre como eles se formaram e evoluíram ao longo do tempo. Obtendo uma noção básica de como é essa população planetária – eles são rochosos ou feitos de gás? – é o começo. Grande parte da pesquisa de exoplanetas de Ames habilitada para o James será focada nesse tipo de construção de conhecimento básico, dando aos cientistas mais peças para decifrar como é a população de planetas além do nosso sistema solar e se esses mundos podem abrigar vida em potencial. 

Thomas Greene, um astrofísico da Ames que contribuiu para o desenvolvimento da instrumentação e técnicas de análise do Webb por mais de 20 anos, está liderando um estudo em nove planetas que são menos massivos e mais frios do que muitos estudados por telescópios anteriores. Seu estudo se concentrará na composição química das atmosferas que cercam esses mundos, a abundância de elementos mais pesados em sua composição em comparação com suas estrelas hospedeiras, temperaturas na superfície de cada planeta e muito mais. 

Outro tipo de planeta que precisa de mais estudos são os pequenos mundos rochosos em órbita em torno de estrelas anãs frias. Esses planetas geralmente estão muito próximos de seus sóis, mas como seus sóis são pequenos e frios, eles ficam dentro da zona habitável. No entanto, muito pouco se sabe sobre esses mundos – incluindo se eles são capazes de manter atmosferas, muito menos se podem abrigar vida. 

Embora a maioria dos mundos no estudo de Greene sejam feitos de gás, um é rochoso – TRAPPIST-1b. É o planeta mais interno do sistema TRAPPIST-1, um grupo de sete planetas rochosos, aproximadamente do tamanho da Terra, que orbitam perto de uma pequena e fria estrela anã. Com tão pouco conhecido sobre a composição do planeta, inclusive se tem atmosfera ou não, os dados coletados pelo JAmes Webb podem revelar que é um mundo morto e estéril, ou mesmo um com potencial para abrigar vida. 

“A atmosfera de um planeta é essencial para a possibilidade de vida como a conhecemos”, disse Greene. “Desenvolvemos os instrumentos da Webb para nos fornecer os dados de que precisamos não apenas para detectar atmosferas, mas também para determinar do que são feitas.” 

A equipe de Greene examinará de perto o espectro do planeta – para ver que tipo de luz ele emite, o que dá uma visão de sua composição química. O estudo se concentrará nas emissões infravermelhas do planeta e na busca por sinais de dióxido de carbono. Se houver sinais de que uma atmosfera está presente, e especialmente dióxido de carbono, então TRAPPIST-1b poderia ter se formado e evoluído como os planetas rochosos em nosso próprio sistema solar que também possuem dióxido de carbono – Vênus, Terra e Marte. 

Batalha está também contribuindo para dois programas do James Webb focados na caracterização de cinco mundos rochosos semelhantes, incluindo dois no mesmo sistema – TRAPPIST-1h e TRAPPIST-1e, este último na zona habitável. Esses programas determinarão quantos desses mundos têm atmosferas e, se tiverem, do que são feitos. Muitos dos alvos do James Webb estão a centenas ou mesmo bilhões de anos-luz de distância, mas alguns dos exoplanetas mais próximos de nós são esses mesmos mundos pequenos e rochosos. Proxima Centauri, a estrela mais próxima de nós a pouco mais de quatro anos-luz de distância, é uma anã M e potencialmente abriga dois desses mundos. Aprender sobre mundos distantes pode nos ajudar a entender as perspectivas de habitabilidade mais perto de casa. 

“É uma experiência sensacional fazer parte de um empreendimento tão grande”, disse Batalha. “Cerca de 10.000 pessoas contribuíram para este telescópio, e milhares mais em mais de 400 instituições estarão analisando dados de seu primeiro ciclo. É uma oportunidade incrível para fazer ciência nesta escala.” 

Fonte: astrobiology.com