Em abril de 2018, A NASA lançou o Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS). Seu principal objetivo é localizar planetas do tamanho da Terra e "super-Terras" maiores orbitando estrelas próximas para um estudo mais aprofundado. Uma das ferramentas mais poderosas que examinará a atmosfera de alguns planetas que o TESS descobre será o Telescópio Espacial James Webb da NASA. Visto que observar pequenos exoplanetas com finas atmosferas como a Terra será um desafio para Webb, os astrônomos terão como alvo mais fácil, exoplanetas gigantes gasosos primeiro.

Algumas das primeiras observações de Webb de exoplanetas gigantes gasosos serão conduzidas por meio do programa Director's Discretionary Early Release Science. A equipe de projeto de exoplanetas em trânsito no centro de operações científicas de Webb está planejando conduzir três tipos diferentes de observações que fornecerão novos conhecimentos científicos e uma melhor compreensão do desempenho dos instrumentos científicos de Webb.

"Temos dois objetivos principais. O primeiro é obter conjuntos de dados de exoplanetas em trânsito de Webb para a comunidade astronômica o mais rápido possível. O segundo é fazer uma grande ciência para que os astrônomos e o público possam ver o quão poderoso é este observatório, "disse Jacob Bean, da Universidade de Chicago, um co-investigador principal do projeto do exoplaneta em trânsito.

"O objetivo de nossa equipe é fornecer conhecimentos e percepções críticas para a comunidade astronômica que ajudarão a catalisar a pesquisa de exoplanetas e fazer o melhor uso de Webb no tempo limitado que temos disponível, "acrescentou Natalie Batalha, do Centro de Pesquisa Ames da NASA, investigador principal do projeto.

Trânsito - um espectro atmosférico

Quando um planeta cruza na frente de, ou trânsitos, sua estrela hospedeira, a luz da estrela é filtrada pela atmosfera do planeta. As moléculas dentro da atmosfera absorvem certos comprimentos de onda, ou cores, de luz. Ao dividir a luz da estrela em um espectro de arco-íris, os astrônomos podem detectar essas seções de luz perdida e determinar quais moléculas estão na atmosfera do planeta.

Para essas observações, a equipe do projeto selecionou WASP-79b, um planeta do tamanho de Júpiter localizado a cerca de 780 anos-luz da Terra. A equipe espera detectar e medir a abundância de água, monóxido de carbono, e dióxido de carbono em WASP-79b. Webb também pode detectar novas moléculas ainda não vistas em atmosferas de exoplanetas.

Curva de fase - um mapa do tempo

Os planetas que orbitam muito perto de suas estrelas tendem a ficar bloqueados por marés. Um lado do planeta está voltado permanentemente para a estrela, enquanto o outro lado está voltado para longe, assim como um lado da Lua sempre está voltado para a Terra. Quando o planeta está na frente da estrela, vemos sua parte traseira mais fria. Mas como orbita a estrela, mais e mais do lado quente do dia vem à vista. Ao observar uma órbita inteira, astrônomos podem observar essas variações (chamadas de curva de fase) e usar os dados para mapear a temperatura do planeta, nuvens, e a química em função da longitude.

A equipe observará uma curva de fase do "Júpiter quente" conhecido como WASP-43b, que orbita sua estrela em menos de 20 horas. Olhando para diferentes comprimentos de onda de luz, eles podem amostrar a atmosfera em diferentes profundidades e obter uma imagem mais completa de sua estrutura. "Já vimos variações dramáticas e inesperadas para este planeta com Hubble e Spitzer. Com Webb vamos revelar essas variações em detalhes significativamente maiores para entender os processos físicos que são responsáveis, "disse Bean.

Eclipse - o brilho de um planeta

O maior desafio ao observar um exoplaneta é que a luz da estrela é muito mais brilhante, inundando a luz fraca do planeta. Para contornar este problema, um método é observar um planeta em trânsito quando ele desaparece atrás da estrela, não quando cruza na frente da estrela. Ao comparar as duas medições, uma tirada quando a estrela e o planeta são visíveis, e o outro quando apenas a estrela está em vista, os astrônomos podem calcular quanta luz está vindo apenas do planeta.

Essa técnica funciona melhor para planetas muito quentes que brilham intensamente na luz infravermelha. A equipe planeja estudar WASP-18b, um planeta que está cozido a uma temperatura de quase 4, 800 graus Fahrenheit (2, 900 K). Entre outras questões, eles esperam determinar se a estratosfera do planeta existe devido à presença de óxido de titânio, óxido de vanádio, ou alguma outra molécula.

Planetas habitáveis

Em última análise, astrônomos querem usar Webb para estudar planetas potencialmente habitáveis. Em particular, Webb terá como alvo planetas orbitando estrelas anãs vermelhas, uma vez que essas estrelas são menores e mais escuras, tornando mais fácil extrair o sinal de um planeta em órbita. As anãs vermelhas também são as estrelas mais comuns em nossa galáxia.

"O TESS deve localizar mais de uma dúzia de planetas orbitando nas zonas habitáveis ​​das anãs vermelhas, alguns dos quais podem realmente ser habitáveis. Queremos saber se esses planetas têm atmosferas e Webb será quem nos dirá, "disse Kevin Stevenson, do Space Telescope Science Institute, um co-investigador principal do projeto. "Os resultados ajudarão muito a responder à questão de se as condições favoráveis ​​à vida são comuns em nossa galáxia."