Webb da NASA mede a temperatura de um exoplaneta rochoso

Uma equipe internacional de pesquisadores usou o Telescópio Espacial James Webb da NASA para medir a temperatura do exoplaneta rochoso TRAPPIST-1 b. A medição é baseada na emissão térmica do planeta: energia térmica emitida na forma de luz infravermelha detectada pelo Mid-Infrared Instrument (MIRI) do Webb. 

Esta ilustração mostra como o exoplaneta rochoso quente TRAPPIST-1 b poderia parecer com base neste trabalho. TRAPPIST-1 b, o mais interno dos sete planetas conhecidos no sistema TRAPPIST-1, orbita sua estrela a uma distância de 0,011 UA, completando um circuito em apenas 1,51 dias terrestres. TRAPPIST-1 b é um pouco maior que a Terra, mas tem aproximadamente a mesma densidade, o que indica que deve ter uma composição rochosa.Créditos: NASA, ESA, CSA, J. Olmsted (STScI)

O resultado indica que o lado diurno do planeta tem uma temperatura de cerca de 500 kelvins (aproximadamente 450 graus Fahrenheit) e sugere que não possui atmosfera significativa. Esta é a primeira detecção de qualquer forma de luz emitida por um exoplaneta tão pequeno e frio quanto os planetas rochosos do nosso sistema solar. 

O resultado marca um passo importante para determinar se os planetas que orbitam pequenas estrelas ativas como TRAPPIST-1 podem sustentar as atmosferas necessárias para sustentar a vida. Também é um bom presságio para a capacidade de Webb de caracterizar exoplanetas temperados do tamanho da Terra usando o MIRI. 

“Essas observações realmente tiram proveito da capacidade de infravermelho médio do Webb”, disse Thomas Greene, astrofísico do Ames Research Center da NASA e principal autor do estudo publicado hoje na revista Nature . “Nenhum telescópio anterior teve a sensibilidade para medir uma luz infravermelha tão fraca.” 

No início de 2017, os astrônomos relataram a descoberta de sete planetas rochosos orbitando uma estrela anã vermelha ultrafria (ou anã M) a 40 anos-luz da Terra. O que é notável sobre os planetas é sua semelhança em tamanho e massa com os planetas rochosos internos de nosso próprio sistema solar. 

Embora todos orbitem muito mais perto de sua estrela do que qualquer um de nossos planetas orbitam o Sol – todos poderiam caber confortavelmente na órbita de Mercúrio – eles recebem quantidades comparáveis ​​de energia de sua pequena estrela. 

TRAPPIST-1 b, o planeta mais interno, tem uma distância orbital de cerca de um centésimo da da Terra e recebe cerca de quatro vezes a quantidade de energia que a Terra recebe do Sol. Embora não esteja dentro da zona habitável do sistema, as observações do planeta podem fornecer informações importantes sobre seus planetas irmãos, bem como sobre outros sistemas M-anões. 

A co-autora Elsa Ducrot da Comissão Francesa de Energias Alternativas e Energia Atômica (CEA) na França, que estava na equipe que conduziu estudos anteriores do sistema TRAPPIST-1, acrescentou: “É mais fácil caracterizar planetas terrestres em torno de estrelas menores e mais frias. . Se quisermos entender a habitabilidade em torno de estrelas M, o sistema TRAPPIST-1 é um ótimo laboratório. Estes são os melhores alvos que temos para observar as atmosferas de planetas rochosos”. 

Observações anteriores de TRAPPIST-1 b com os telescópios espaciais Hubble e Spitzer não encontraram evidências de uma atmosfera inchada, mas não foram capazes de descartar uma atmosfera densa. 

Uma maneira de reduzir a incerteza é medir a temperatura do planeta. “Este planeta está travado por maré, com um lado voltado para a estrela o tempo todo e o outro em escuridão permanente”, disse Pierre-Olivier Lagage, do CEA, coautor do artigo. “Se tiver uma atmosfera para circular e redistribuir o calor, o lado diurno será mais frio do que se não houver atmosfera.” 

A equipe usou uma técnica chamada fotometria do eclipse secundário , na qual o MIRI mediu a mudança no brilho do sistema à medida que o planeta se movia atrás da estrela. Embora TRAPPIST-1 b não seja quente o suficiente para emitir sua própria luz visível, ele possui um brilho infravermelho. Ao subtrair o brilho da estrela por conta própria (durante o eclipse secundário) do brilho da estrela e do planeta combinados, eles conseguiram calcular com sucesso quanta luz infravermelha está sendo emitida pelo planeta. 

A detecção de Webb de um eclipse secundário é em si um marco importante. Com a estrela mais de 1.000 vezes mais brilhante que o planeta, a mudança no brilho é inferior a 0,1%. 

A equipe analisou dados de cinco observações separadas de eclipses secundários. “ Comparamos os resultados com modelos de computador que mostram qual deve ser a temperatura em diferentes cenários”, explicou Ducrot. “Os resultados são quase perfeitamente consistentes com um corpo negro feito de rocha nua e sem atmosfera para circular o calor. Também não vimos nenhum sinal de luz sendo absorvida pelo dióxido de carbono, o que seria aparente nessas medições”. 

Fontes: nasa.gov