A ilustração deste artista mostra a estrutura interna teórica do exoplaneta GJ 3470 b. É diferente de qualquer planeta encontrado no Sistema Solar. Pesando 12,6 massas terrestres, o planeta é mais massivo do que a Terra, mas menos massivo do que Netuno. Ao contrário de Netuno, que fica a 3 bilhões de milhas do Sol, GJ 3470 b pode ter se formado muito perto de sua estrela anã vermelha como um seco, objeto rochoso. Em seguida, puxou gravitacionalmente o hidrogênio e o gás hélio de um disco circunstelar para formar uma atmosfera densa. O disco se dissipou muitos bilhões de anos atrás, e o planeta parou de crescer. A ilustração inferior mostra o disco como o sistema pode ter sido há muito tempo. A observação pelos telescópios espaciais Hubble e Spitzer da NASA analisou quimicamente a composição da atmosfera muito clara e profunda do GJ 3470 b, fornecendo pistas sobre a origem do planeta. Muitos planetas desta massa existem em nossa galáxia. Crédito:NASA, ESA, e L. Hustak (STScI)
Dois telescópios espaciais da NASA se uniram para identificar, pela primeira vez, a "impressão digital" química detalhada de um planeta entre os tamanhos da Terra e de Netuno. Nenhum planeta como este pode ser encontrado em nosso próprio sistema solar, mas eles são comuns em torno de outras estrelas.
O planeta, Gliese 3470 b (também conhecido como GJ 3470 b), pode ser um cruzamento entre a Terra e Netuno, com um grande núcleo rochoso enterrado sob uma atmosfera de hidrogênio e hélio profunda e esmagadora. Pesando 12,6 massas terrestres, o planeta é mais massivo que a Terra, mas menos massivo do que Netuno (que tem mais de 17 massas terrestres).
Muitos mundos semelhantes foram descobertos pelo observatório espacial Kepler da NASA, cuja missão terminou em 2018. Na verdade, 80% dos planetas em nossa galáxia podem cair nesta faixa de massa. Contudo, os astrônomos nunca foram capazes de entender a natureza química de tal planeta até agora, pesquisadores dizem.
Ao inventariar o conteúdo da atmosfera do GJ 3470 b, astrônomos são capazes de descobrir pistas sobre a natureza e a origem do planeta.
"Esta é uma grande descoberta da perspectiva da formação do planeta. O planeta orbita muito perto da estrela e é muito menos massivo que Júpiter - 318 vezes a massa da Terra - mas conseguiu agregar a atmosfera primordial de hidrogênio / hélio que é amplamente" não poluída " por elementos mais pesados, "disse Björn Benneke da Universidade de Montreal, Canadá. "Não temos nada parecido no sistema solar, e é isso que o torna marcante. "
Astrônomos alistaram as capacidades combinadas de múltiplos comprimentos de onda dos telescópios espaciais Hubble e Spitzer da NASA para fazer um estudo inédito da atmosfera do GJ 3470 b.
Isso foi realizado medindo-se a absorção da luz estelar conforme o planeta passava na frente de sua estrela (trânsito) e a perda de luz refletida do planeta conforme ele passava atrás da estrela (eclipse). Tudo totalizado, os telescópios espaciais observaram 12 trânsitos e 20 eclipses. A ciência de analisar impressões digitais químicas com base na luz é chamada de "espectroscopia".
"Pela primeira vez, temos uma assinatura espectroscópica de tal mundo, "disse Benneke. Mas ele está perdido para classificação:deve ser chamado de" super-Terra "ou" sub-Netuno? "Ou talvez outra coisa?
Fortuitamente, a atmosfera do GJ 3470 b revelou-se bastante clara, com apenas neblinas finas, permitindo que os cientistas investiguem profundamente a atmosfera.
"Esperávamos uma atmosfera fortemente enriquecida em elementos mais pesados, como oxigênio e carbono, que estão formando vapor de água abundante e gás metano, semelhante ao que vemos em Netuno ", disse Benneke. "Em vez de, encontramos uma atmosfera que é tão pobre em elementos pesados que sua composição se assemelha à composição rica em hidrogênio / hélio do Sol. "
Acredita-se que outros exoplanetas chamados "Júpiteres quentes" se formem longe de suas estrelas, e com o tempo migram para muito mais perto. Mas este planeta parece ter se formado exatamente onde está hoje, disse Benneke.
A explicação mais plausível, de acordo com Benneke, é que GJ 3470 b nasceu precariamente perto de sua estrela anã vermelha, que é cerca de metade da massa do nosso sol. Ele hipotetiza que essencialmente começou como uma rocha seca, e rapidamente agregou hidrogênio de um disco de gás primordial quando sua estrela era muito jovem. O disco é chamado de "disco protoplanetário".
"We're seeing an object that was able to accrete hydrogen from the protoplanetary disk, but didn't runaway to become a hot Jupiter, " said Benneke. "This is an intriguing regime."
One explanation is that the disk dissipated before the planet could bulk up further. "The planet got stuck being a sub-Neptune, " said Benneke.
NASA's upcoming James Webb Space Telescope will be able to probe even deeper into GJ 3470 b's atmosphere thanks to the Webb's unprecedented sensitivity in the infrared. The new results have already spawned large interest by American and Canadian teams developing the instruments on Webb. They will observe the transits and eclipses of GJ 3470 b at light wavelengths where the atmospheric hazes become increasingly transparent.
