Telescópio Webb registra imagens de exoplaneta gelado em órbita estranha

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. 

14 Hérculis c (NIRCam). Crédito: Telescópio Espacial Webb

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 diretamente fotografado, 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).

Os resultados da equipe cobrindo 14 Herculis c foram enviados ao The Astrophysical Journal Letters e 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 jovens e quentes 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 de Webb. Esses planetas não orbitam um ao outro 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 trabalham em diversas teorias sobre como os planetas deste sistema se desviaram tanto. Um dos principais conceitos é que os planetas se dispersaram após um terceiro planeta ter sido 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 deslocaram 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 pelo 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 c poderiam restringir melhor as propriedades atmosféricas deste planeta interessante e ajudar os pesquisadores a entender a dinâmica e os caminhos de formação do sistema.

Phys.org