Exoplaneta gelado em órbita estranha fotografado pelo Webb da NASA

Um sistema planetário descrito como anormal, caótico e estranho por pesquisadores ficou mais claro com o Telescópio Espacial James Webb da NASA. Usando a NIRCam (Câmera de Infravermelho Próximo) do Webb, pesquisadores conseguiram obter imagens de um dos dois planetas conhecidos que circundam a estrela 14 Hércules, localizada a 60 anos-luz da Terra, em nossa galáxia, a Via Láctea. 

O exoplaneta 14 Herculis c é um dos mais frios já fotografados. Embora existam quase 6.000 exoplanetas descobertos, apenas um pequeno número deles foi fotografado diretamente, sendo a maioria muito quente (pense em centenas ou mesmo milhares de graus Fahrenheit). Os novos dados sugerem que 14 Herculis c, que pesa cerca de 7 vezes a massa do planeta Júpiter, é tão frio quanto 26 graus Fahrenheit (menos 3 graus Celsius).

Esta imagem do exoplaneta 14 Herculis c foi obtida pela NIRCam (Câmera de Infravermelho Próximo) do Telescópio Espacial James Webb da NASA. Um símbolo de estrela marca a localização da estrela hospedeira 14 Herculis, cuja luz foi bloqueada por um coronógrafo na NIRCam (mostrada aqui como um círculo escuro delineado em branco). NASA, ESA, CSA, STScI, W. Balmer (JHU), D. Bardalez Gagliuffi (Amherst College)

Os resultados da equipe cobrindo 14 Herculis c foram aceitos para publicação no The Astrophysical Journal Letters e foram apresentados em uma coletiva de imprensa na terça-feira, na 246ª reunião da Sociedade Astronômica Americana, em Anchorage, Alasca.

“Quanto mais frio um exoplaneta, mais difícil é visualizá-lo, então este é um regime de estudo totalmente novo que o Webb desbloqueou com sua extrema sensibilidade no infravermelho”, disse William Balmer, coautor do novo artigo e aluno de pós-graduação na Universidade Johns Hopkins. “Agora podemos adicionar ao catálogo não apenas exoplanetas quentes e jovens imageados, mas também exoplanetas mais antigos, muito mais frios do que os que vimos diretamente antes do Webb.”

A imagem de 14 Herculis c obtida por Webb também fornece insights sobre um sistema planetário diferente da maioria dos outros estudados em detalhes por Webb e outros observatórios terrestres e espaciais. A estrela central, 14 Herculis, é quase semelhante ao Sol – tem idade e temperatura semelhantes às do nosso Sol, mas é um pouco menos massiva e mais fria.

Existem dois planetas neste sistema – 14 Herculis b está mais próximo da estrela e é coberto pela máscara coronográfica na imagem do Webb. Esses planetas não orbitam a estrela hospedeira no mesmo plano que o nosso sistema solar. Em vez disso, eles se cruzam como um "X", com a estrela no centro. Ou seja, os planos orbitais dos dois planetas são inclinados um em relação ao outro em um ângulo de cerca de 40 graus. Os planetas se puxam e se puxam enquanto orbitam a estrela.

Esta é a primeira vez que uma imagem de um exoplaneta é tirada em um sistema tão desalinhado.

Cientistas estão trabalhando em várias teorias sobre como os planetas neste sistema ficaram tão "fora do caminho". Um dos principais conceitos é que os planetas se dispersaram depois que um terceiro planeta foi violentamente ejetado do sistema no início de sua formação.

“A evolução inicial do nosso próprio sistema solar foi dominada pelo movimento e pela atração dos nossos gigantes gasosos”, acrescentou Balmer. “Eles lançaram asteroides e reorganizaram outros planetas. Aqui, estamos vendo as consequências de uma cena de crime planetário mais violenta. Isso nos lembra que algo semelhante poderia ter acontecido com o nosso próprio sistema solar, e que os resultados para planetas pequenos como a Terra são frequentemente ditados por forças muito maiores.”

Compreendendo as características do planeta com Webb

Os novos dados de Webb estão dando aos pesquisadores mais informações não apenas sobre a temperatura de 14 Herculis c, mas outros detalhes sobre a órbita e a atmosfera do planeta.

As descobertas indicam que o planeta orbita a cerca de 2,2 bilhões de quilômetros da estrela hospedeira, em uma órbita altamente elíptica, ou em forma de bola de futebol americano, mais próxima do que as estimativas anteriores. Isso é cerca de 15 vezes mais distante do Sol do que a Terra. Em média, isso colocaria 14 Hércules C entre Saturno e Urano em nosso sistema solar.

O brilho do planeta de 4,4 mícrons medido usando o coronógrafo de Webb , combinado com a massa conhecida do planeta e a idade do sistema, sugere alguma dinâmica atmosférica complexa em jogo.

“Se um planeta com uma determinada massa se formou há 4 bilhões de anos e depois esfriou com o tempo por não ter uma fonte de energia que o mantivesse aquecido, podemos prever quão quente ele deveria estar hoje”, disse Daniella C. Bardalez Gagliuffi, do Amherst College, coautora do artigo com Balmer. “Informações adicionais, como o brilho percebido em imagens diretas, teoricamente corroborariam essa estimativa da temperatura do planeta.”

No entanto, o que os pesquisadores esperam nem sempre se reflete nos resultados. Com 14 Herculis c, o brilho neste comprimento de onda é mais fraco do que o esperado para um objeto desta massa e idade. A equipe de pesquisa consegue explicar essa discrepância. Ela se chama química de desequilíbrio de carbono, algo frequentemente observado em anãs marrons .

“Este exoplaneta é tão frio que as melhores comparações que temos, e que são bem estudadas, são as anãs marrons mais frias”, explicou Bardalez Gagliuffi. “Nesses objetos, como em 14 Herculis c, vemos dióxido de carbono e monóxido de carbono existindo em temperaturas onde deveríamos ver metano. Isso se explica pela agitação na atmosfera. Moléculas formadas em temperaturas mais altas na baixa atmosfera são transportadas para a atmosfera fria e superior muito rapidamente.”

Os pesquisadores esperam que a imagem de Webb de 14 Herculis c seja apenas o começo de uma nova fase de investigação desse estranho sistema.

Embora o pequeno ponto de luz obtido por Webb contenha uma infinidade de informações, futuros estudos espectroscópicos de 14 Herculis poderão restringir melhor as propriedades atmosféricas deste planeta interessante e ajudar os pesquisadores a entender a dinâmica e os caminhos de formação do sistema.

O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciência espacial do mundo. O Webb está solucionando mistérios em nosso sistema solar, observando mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigando as misteriosas estruturas e origens do nosso universo e nosso lugar nele. O Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, a ESA (Agência Espacial Europeia) e a CSA (Agência Espacial Canadense).

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