Astrónomos "correm" para captar imagem de exoplaneta perto de estrela
O planeta AF Lep b é um mundo de estreias. Em 2023, ele foi o planeta de menor massa fora do nosso sistema solar a ser diretamente observado e ter sua massa medida usando astrometria.
Esta é uma técnica que
mapeia os movimentos sutis de uma estrela hospedeira ao longo de muitos anos
para obter insights sobre companheiros em órbita, incluindo planetas.
Esquerda: imagem da estrela de AF
Leporis b, captada pelo DSS (Digitized Sky Survey). Direita: imagem de AF Lep b
pelo JWST, mostrando a sua distância à sua estrela hospedeira em comparação com
as distâncias de Júpiter e da Terra ao nosso Sol. Quando observada com os
instrumentos do JWST, AF Lep b é 10.000 vezes mais fraca que a sua estrela. Crédito:
Kyle Franson, Universidade do Texas em Austin; DSS
Agora, AF Lep b é o planeta de
menor massa com a menor separação angular – isto é, quão próximo ele está de
sua estrela hospedeira, visto da Terra – que foi diretamente observado pelo
Telescópio Espacial James Webb. Os resultados foram publicados recentemente no
Astrophysical Journal Letters .
Com 23 milhões de anos, AF Lep b
é um gigante gasoso relativamente jovem (para comparação, Júpiter tem 4,6
bilhões de anos). Isso o torna brilhante e, portanto, um ótimo candidato para
observação. No entanto, a equipe que desejava aprender mais sobre o planeta -
liderada pelos alunos de pós-graduação Kyle Franson da Universidade do Texas em
Austin e William Balmer da Universidade Johns Hopkins - teve que correr contra
o relógio para capturá-lo. Isso porque ele está se aproximando de sua estrela
hospedeira em sua órbita. Quanto mais perto ele estiver, mais difícil será
observá-lo.
“AF Lep b está bem na borda
interna de ser detectável. Embora seja extraordinariamente sensível, o JWST é
menor do que nossos maiores telescópios no solo”, explicou Franson. “E estamos
observando em comprimentos de onda maiores, o que tem o efeito de fazer os
objetos parecerem mais difusos. Torna-se difícil separar uma fonte da outra
quando elas parecem tão próximas.”
Além disso, o JWST usa um
coronógrafo para observar planetas perto de suas estrelas. Esta é uma
ferramenta que bloqueia a luz da estrela para que objetos próximos possam ser
vistos. Na separação angular de AF Lep b de sua estrela, o coronógrafo bloqueia
mais de 90 por cento da luz do planeta. À medida que o planeta se aproxima de
sua estrela, mais e mais de sua luz será bloqueada.
“A sabedoria convencional tem
sido que o JWST é mais sensível a planetas de menor massa em órbitas amplas do
que instalações terrestres, mas antes de seu lançamento, não estava claro se
ele seria competitivo em pequenas separações”, disse Brendan Bowler, astrônomo
da UT Austin e coautor do estudo. “Estamos realmente levando a instrumentação
ao limite aqui.”
AF Lep b leva cerca de 25 anos
para orbitar sua estrela. Embora, em teoria, os astrônomos pudessem capturar
uma imagem dele do outro lado da estrela quando ele for visível novamente, pode
levar mais de uma década até que isso seja uma possibilidade.
Para garantir que não perderiam
essa oportunidade, a equipe solicitou — e recebeu — o Tempo Discricionário do
Diretor. Esse é o tempo no telescópio que é mantido em reserva para observações
críticas e sensíveis ao tempo. É competitivo para propostas receberem tempo de
observação no JWST, e ainda mais sob essa designação especial. “Este é o
primeiro programa de Tempo Discricionário do Diretor liderado por alunos de
pós-graduação”, disse Bowler. “E é um dos poucos dentro do campo de
exoplanetas.”
“É impressionante que dois
estudantes de pós-graduação consigam aproveitar todas essas incríveis inovações
tecnológicas”, acrescentou Laurent Pueyo, astrônomo do Instituto de Ciência do
Telescópio Espacial e coautor do artigo.
A equipe estava ansiosa para
aprender mais sobre a atmosfera de AF Lep b, pois é incomum observar
diretamente planetas de massa semelhante aos gigantes gasosos em nosso próprio
sistema solar. Com base em suas observações, ele tem uma atmosfera muito ativa,
com correntes de convecção misturando elementos entre seus níveis inferior e
superior.
“Observamos muito mais monóxido
de carbono do que esperávamos inicialmente”, explicou Balmer. “A única maneira
de levar gás desse tipo para a atmosfera superior do planeta é com fortes
correntes ascendentes.”
Embora aprender mais sobre AF Lep
b seja emocionante, a capacidade de fazer essas observações é particularmente
notável. “No geral, esses dados foram obtidos no segundo ano de operações do
JWST. Há muito mais por vir”, disse Bowler. “Não se trata apenas dos planetas
que conhecemos agora, mas também dos planetas que descobriremos em breve. Isso
está prenunciando alguns dos trabalhos emocionantes que veremos nos próximos
anos.”
Fonte: mcdonaldobservatory.org
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