Uma nova pesquisa de astrônomos da Universidade de Washington usa o intrigante sistema planetário TRAPPIST-1 como uma espécie de laboratório para modelar não os próprios planetas, mas como o futuro Telescópio Espacial James Webb pode detectar e estudar suas atmosferas, no caminho para a busca de vida além da Terra.

O estudo, liderado por Jacob Lustig-Yaeger, um estudante de doutorado em astronomia da UW, descobre que o telescópio James Webb, previsto para ser lançado em 2021, pode ser capaz de aprender informações importantes sobre as atmosferas dos mundos TRAPPIST-1, mesmo em seu primeiro ano de operação, a menos que - como diz uma velha canção - as nuvens atrapalhem.

"O telescópio Webb foi construído, e temos uma ideia de como funcionará, "disse Lustig-Yaeger." Usamos modelagem de computador para determinar a maneira mais eficiente de usar o telescópio para responder à pergunta mais básica que queremos fazer, que é:Existem atmosferas nesses planetas, ou não?"

Seu papel, "A Detectabilidade e Caracterização das Atmosferas de Exoplaneta TRAPPIST-1 com JWST, "foi publicado online em junho no Astronomical Journal .

O sistema TRAPPIST-1, 39 anos-luz - ou cerca de 235 trilhões de milhas - na constelação de Aquário, interessa aos astrônomos por causa de suas sete rochas em órbita, ou semelhante à Terra, planetas. Três desses mundos estão na zona habitável da estrela - aquela faixa de espaço ao redor de uma estrela que é adequada para permitir a entrada de água líquida na superfície de um planeta rochoso, dando uma chance à vida.

A estrela, TRAPPIST-1, estava muito mais quente quando se formou do que agora, que teria submetido todos os sete planetas ao oceano, gelo e perda atmosférica no passado.

"Há uma grande questão no campo agora se esses planetas têm atmosferas, especialmente os planetas mais internos, "Lustig-Yaeger disse." Assim que tivermos confirmado que existem atmosferas, então, o que podemos aprender sobre a atmosfera de cada planeta - as moléculas que o compõem? "

Dada a maneira como ele sugere que o Telescópio Espacial James Webb pode pesquisar, ele poderia aprender muito em um curto espaço de tempo, este artigo encontra.

Os astrônomos detectam exoplanetas quando eles passam na frente ou "trânsito" de sua estrela hospedeira, resultando em um escurecimento mensurável da luz das estrelas. Os planetas mais próximos de sua estrela transitam com mais frequência e, portanto, são um pouco mais fáceis de estudar. Quando um planeta transita por sua estrela, um pouco da luz da estrela atravessa a atmosfera do planeta, com o qual os astrônomos podem aprender sobre a composição molecular da atmosfera.

Lustig-Yaeger disse que os astrônomos podem ver pequenas diferenças no tamanho do planeta quando olham em cores diferentes, ou comprimentos de onda, de luz.

"Isso acontece porque os gases na atmosfera do planeta absorvem luz apenas em cores muito específicas. Como cada gás tem uma impressão digital espectral única, 'podemos identificá-los e começar a reconstituir a composição da atmosfera do exoplaneta. "

Lustig-Yaeger disse que a modelagem da equipe indica que o telescópio James Webb, usando uma ferramenta a bordo versátil chamada Espectrógrafo de infravermelho próximo, poderia detectar as atmosferas de todos os sete planetas TRAPPIST-1 em 10 ou menos trânsitos - se eles tiverem atmosferas livres de nuvens. E é claro que não sabemos se eles têm nuvens ou não.

Se os planetas TRAPPIST-1 têm espessura, nuvens envolvendo globalmente como Vênus faz, a detecção de atmosferas pode levar até 30 trânsitos.

"Mas essa ainda é uma meta alcançável, "disse ele." Isso significa que mesmo no caso de nuvens realistas de grande altitude, o telescópio James Webb ainda será capaz de detectar a presença de atmosferas - que antes de nosso artigo não eram conhecidas. "

Muitos exoplanetas rochosos foram descobertos nos últimos anos, mas os astrônomos ainda não detectaram suas atmosferas. A modelagem neste estudo, Lustig-Yaeger disse, "demonstra isso, para este sistema TRAPPIST-1, a detecção de atmosferas de exoplanetas terrestres está no horizonte com o Telescópio Espacial James Webb - talvez bem dentro de sua missão principal de cinco anos. "

A equipe descobriu que o telescópio Webb pode ser capaz de detectar sinais de que os planetas TRAPPIST-1 perderam grandes quantidades de água no passado, quando a estrela estava muito mais quente. Isso poderia deixar casos em que o oxigênio produzido abioticamente - não representativo da vida - preenche uma atmosfera de exoplaneta, o que poderia dar uma espécie de "falso positivo" para o resto da vida. Se este for o caso com planetas TRAPPIST-1, o telescópio Webb pode ser capaz de detectá-los também.

Co-autores de Lustig-Yaeger, ambos com o UW, são a professora de astronomia Victoria Meadows, que também é investigador principal do Laboratório Virtual Planetário baseado em UW; e o estudante de doutorado em astronomia Andrew Lincowski. O trabalho segue, em parte, no trabalho anterior de Lincowski modelando climas possíveis para os sete mundos TRAPPIST-1.

"Ao fazer este estudo, vimos:Quais são os melhores cenários para o Telescópio Espacial James Webb? O que será capaz de fazer? Porque definitivamente haverá mais planetas do tamanho da Terra encontrados antes de seu lançamento em 2021. "

A pesquisa foi financiada por uma bolsa da equipe do Laboratório Virtual Planetário do Programa de Astrobiologia da NASA, como parte da rede de coordenação de pesquisa Nexus for Exoplanet System Science (NExSS).

Lustig-Yaeger acrescentou:"É difícil conceber em teoria um sistema planetário mais adequado para James Webb do que TRAPPIST-1."