Astrônomos encontram mundo de gelo surpreendente na zona habitável com dados do JWST

Uma equipe de astrônomos identificou um exoplaneta temperado como um promissor mundo de gelo ou água, semelhante à super-Terra.

O exoplaneta temperado LHS 1140 b pode ser um mundo completamente coberto de gelo (esquerda) semelhante à lua Europa de Júpiter ou ser um mundo de gelo com um oceano subestelar líquido e uma atmosfera nublada (centro). O LHS 1140 b tem 1,7 vezes o tamanho do nosso planeta Terra (direita) e é o exoplaneta de zona habitável mais promissor até agora em nossa busca por água líquida além do Sistema Solar. Crédito: B. Gougeon/Université de Montréal 

As descobertas, lideradas pela Université de Montréal, mostram que o exoplaneta da zona habitável , LHS 1140 b, provavelmente não é um mini-Netuno, um pequeno gigante gasoso — grandes planetas compostos principalmente de gás — com uma atmosfera espessa e rica em hidrogênio . O planeta, localizado a cerca de 48 anos-luz de distância na constelação de Cetus, surge como um dos candidatos mais promissores a exoplanetas da zona habitável conhecidos, potencialmente abrigando uma atmosfera e até mesmo um oceano de água líquida .

Dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST) foram coletados em dezembro de 2023 e adicionados a dados anteriores de outros telescópios espaciais, Spitzer, Hubble e TESS, para solidificar este resultado, aceito para publicação no The Astrophysical Journal Letters esta semana e atualmente disponível no servidor de pré-impressão arXiv .

"Esta é a primeira vez que vemos um indício de uma atmosfera em um exoplaneta rochoso ou rico em gelo em zona habitável. Detectar atmosferas em mundos pequenos e rochosos é um objetivo importante para o JWST, mas esses sinais são muito mais difíceis de ver do que para atmosferas de planetas gigantes", disse Ryan MacDonald, NASA Sagan Fellow no Departamento de Astronomia da UM, que foi fundamental na análise da atmosfera do LHS 1140 b.

"LHS 1140 b é um dos melhores exoplanetas pequenos na zona habitável, capaz de sustentar uma atmosfera espessa, e podemos ter encontrado evidências de ar neste mundo."

LHS 1140 b, um mundo potencialmente habitável

LHS 1140 b, um exoplaneta orbitando uma estrela anã vermelha de baixa massa, aproximadamente um quinto do tamanho do sol, cativou cientistas por ser um dos exoplanetas mais próximos do sistema solar que fica dentro da zona habitável de sua estrela. Os exoplanetas encontrados nesta "Zona Cachinhos Dourados" têm temperaturas que permitiriam que a água existisse neles em forma líquida, um elemento crucial para a vida como a conhecemos na Terra.

Uma das questões críticas sobre o LHS 1140 b era se ele é um exoplaneta do tipo mini-Netuno ou uma super-Terra — um planeta rochoso ou rico em água, maior que a Terra.

"De todos os exoplanetas temperados atualmente conhecidos, LHS 1140 b pode muito bem ser nossa melhor aposta para um dia confirmar indiretamente água líquida na superfície de um mundo alienígena além do nosso sistema solar", disse Charles Cadieux, autor principal do artigo científico e aluno de doutorado na Université de Montréal. "Este seria um marco importante na busca por exoplanetas potencialmente habitáveis."

Dados do JWST levam a novos insights

A análise das observações da equipe excluiu fortemente o cenário mini-Netuno, com evidências sugerindo que o exoplaneta LHS 1140 b é uma super-Terra que pode até ter uma atmosfera rica em nitrogênio como a da Terra. No entanto, a equipe adverte que observações adicionais com observações do JWST serão necessárias para confirmar a assinatura do gás nitrogênio.

Estimativas baseadas em todos os dados acumulados revelam que LHS 1140 b é menos denso do que o esperado para um planeta rochoso com uma composição semelhante à da Terra, sugerindo que 10 a 20% de sua massa pode ser composta de água. Esta descoberta aponta para LHS 1140 b sendo um mundo aquático candidato convincente, provavelmente se assemelhando a um planeta bola de neve ou gelo com um potencial oceano líquido no ponto subestelar, ou a área da superfície do planeta que estaria sempre voltada para a estrela hospedeira do sistema devido à rotação síncrona do planeta (muito parecida com a lua da Terra).

Possível presença de uma atmosfera e oceano

MacDonald conduziu a análise de recuperação atmosférica que sugere que LHS 1140 b tem uma atmosfera rica em nitrogênio, potencialmente similar à atmosfera da Terra, que é 78% nitrogênio. Embora ainda seja apenas um resultado provisório, a presença de uma atmosfera rica em nitrogênio sugeriria que o planeta reteve uma atmosfera substancial, criando condições que podem suportar água líquida.

Esta descoberta favorece o cenário de mundo aquático/bola de neve como o mais plausível. Modelos atuais indicam que se LHS 1140 b tiver uma atmosfera semelhante à da Terra, seria um planeta bola de neve com um oceano em forma de alvo de cerca de 4.000 quilômetros de diâmetro, equivalente à metade da área de superfície do Oceano Atlântico. A temperatura da superfície no centro deste oceano alienígena poderia ser até mesmo confortáveis ​​20 graus Celsius.

A atmosfera potencial do LHS 1140 b e as condições favoráveis ​​para água líquida o tornam um candidato excepcional para futuros estudos de habitabilidade. Este planeta fornece uma oportunidade única para estudar um mundo que poderia suportar vida, dada sua posição na zona habitável e a probabilidade de ter uma atmosfera que pode reter calor e suportar um clima estável.

"Este é nosso primeiro vislumbre tentador de uma atmosfera em uma super Terra na zona habitável. Comparado a outros exoplanetas conhecidos na zona habitável, como aqueles no sistema TRAPPIST-1, a estrela LHS 1140 parece ser mais calma e menos ativa, tornando significativamente menos desafiador separar a atmosfera de LHS 1140 b dos sinais estelares causados ​​por manchas estelares", disse MacDonald.

"Nosso reconhecimento inicial do LHS 1140 b com o JWST revelou que este é talvez o melhor exoplaneta de zona habitável atualmente conhecido para caracterização atmosférica. Embora precisemos de mais observações do JWST para confirmar a atmosfera rica em nitrogênio e para procurar outros gases, este é um começo muito promissor."

Fonte: phys.org