O Telescópio Espacial James Webb da NASA capturou a assinatura distinta da água, juntamente com evidências de nuvens e neblina, na atmosfera ao redor de um planeta gigante gasoso quente e inchado orbitando uma estrela distante parecida com o Sol.
A observação, que revela a presença de moléculas de gás específicas com base em pequenas diminuições no brilho de cores precisas da luz, é a mais detalhada de seu tipo até hoje, demonstrando a capacidade sem precedentes do Webb de analisar atmosferas a centenas de anos-luz de distância.

Enquanto o Telescópio Espacial Hubble analisou várias atmosferas de exoplanetas nas últimas duas décadas, capturando a primeira detecção clara de água em 2013, a observação imediata e mais detalhada de Webb marca um salto gigantesco na busca de caracterizar planetas potencialmente habitáveis ​​além da Terra.

WASP-96 b é um dos mais de 5.000 exoplanetas confirmados na Via Láctea. Localizado a cerca de 1.150 anos-luz de distância na constelação de Phoenix, no céu do sul, representa um tipo de gigante gasoso que não tem análogo direto em nosso sistema solar. Com uma massa menor que a metade de Júpiter e um diâmetro 1,2 vezes maior, o WASP-96 b é muito mais inchado do que qualquer planeta que orbita nosso Sol. E com uma temperatura superior a 1000 ° F, é significativamente mais quente. WASP-96 b orbita extremamente perto de sua estrela parecida com o Sol, apenas um nono da distância entre Mercúrio e o Sol, completando um circuito a cada 3½ dias terrestres.

A combinação de tamanho grande, período orbital curto, atmosfera inchada e falta de luz contaminante de objetos próximos no céu torna o WASP-96 b um alvo ideal para observações atmosféricas.

Em 21 de junho, o Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) da Webb mediu a luz do sistema WASP-96 por 6,4 horas enquanto o planeta se movia pela estrela. O resultado é uma curva de luz que mostra o escurecimento geral da luz das estrelas durante o trânsito e um espectro de transmissão que revela a mudança de brilho de comprimentos de onda individuais da luz infravermelha entre 0,6 e 2,8 mícrons.

Enquanto a curva de luz confirma as propriedades do planeta que já haviam sido determinadas a partir de outras observações - a existência, tamanho e órbita do planeta - o espectro de transmissão revela detalhes anteriormente ocultos da atmosfera:a assinatura inequívoca da água, indicações de neblina, e evidências de nuvens que se pensava não existirem com base em observações anteriores.

Um espectro de transmissão é feito comparando a luz estelar filtrada através da atmosfera de um planeta à medida que se move pela estrela com a luz estelar não filtrada detectada quando o planeta está ao lado da estrela. Os pesquisadores são capazes de detectar e medir a abundância de gases-chave na atmosfera de um planeta com base no padrão de absorção – os locais e alturas dos picos no gráfico. Da mesma forma que as pessoas têm impressões digitais e sequências de DNA distintas, átomos e moléculas têm padrões característicos de comprimentos de onda que absorvem.

O espectro de WASP-96 b capturado pelo NIRISS não é apenas o espectro de transmissão próximo ao infravermelho mais detalhado de uma atmosfera de exoplaneta capturado até hoje, mas também cobre uma gama notavelmente ampla de comprimentos de onda, incluindo luz vermelha visível e uma parte do espectro que não foi anteriormente acessível a partir de outros telescópios (comprimentos de onda maiores que 1,6 mícrons). Esta parte do espectro é particularmente sensível à água, bem como a outras moléculas-chave como oxigênio, metano e dióxido de carbono, que não são imediatamente óbvios no espectro WASP-96 b, mas que devem ser detectáveis ​​em outros exoplanetas planejados para observação por Webb .

Os pesquisadores poderão usar o espectro para medir a quantidade de vapor de água na atmosfera, restringir a abundância de vários elementos como carbono e oxigênio e estimar a temperatura da atmosfera com profundidade. Eles podem então usar essas informações para fazer inferências sobre a composição geral do planeta, bem como como, quando e onde ele se formou. A linha azul no gráfico é um modelo de melhor ajuste que leva em consideração os dados, as propriedades conhecidas de WASP-96 b e sua estrela (por exemplo, tamanho, massa, temperatura) e características assumidas da atmosfera.

O detalhe e a clareza excepcionais dessas medições são possíveis devido ao design de última geração da Webb. Seu espelho revestido de ouro de 270 pés quadrados coleta a luz infravermelha de forma eficiente. Seus espectrógrafos de precisão espalham a luz em arco-íris de milhares de cores infravermelhas. E seus detectores infravermelhos sensíveis medem diferenças extremamente sutis de brilho. O NIRISS é capaz de detectar diferenças de cor de apenas cerca de um milésimo de mícron (a diferença entre verde e amarelo é de cerca de 50 mícrons) e diferenças de brilho entre essas cores de algumas centenas de partes por milhão.

Além disso, a extrema estabilidade do Webb e sua localização orbital em torno de Lagrange Point 2, a cerca de um milhão de milhas de distância dos efeitos contaminantes da atmosfera da Terra, proporcionam uma visão ininterrupta e dados limpos que podem ser analisados ​​com relativa rapidez.

O espectro extraordinariamente detalhado - feito analisando simultaneamente 280 espectros individuais capturados na observação - fornece apenas uma dica do que Webb tem reservado para a pesquisa de exoplanetas. No próximo ano, os pesquisadores usarão a espectroscopia para analisar as superfícies e atmosferas de várias dezenas de exoplanetas, desde pequenos planetas rochosos até gigantes ricos em gás e gelo. Quase um quarto do tempo de observação do Ciclo 1 de Webb é alocado para estudar exoplanetas e os materiais que os formam.

Esta observação do NIRISS demonstra que Webb tem o poder de caracterizar as atmosferas de exoplanetas – incluindo as de planetas potencialmente habitáveis ​​– em detalhes requintados. + Explorar mais

O instrumento NIRISS da Webb está pronto para ver o cosmos em mais de 2.000 cores infravermelhas