Telescópio Webb oferece o primeiro vislumbre do interior de um exoplaneta
Um conceito artístico de WASP-107 b mostra uma mistura atmosférica turbulenta dentro do envelope de gás do planeta. Crédito:Roberto Molar Candanosa/Universidade Johns Hopkins Uma quantidade surpreendentemente baixa de metano e um núcleo superdimensionado escondem-se dentro do planeta WASP-107 b, semelhante ao algodão doce.
As revelações, baseadas em dados obtidos pelo Telescópio Espacial James Webb, marcam as primeiras medições da massa central de um exoplaneta e provavelmente servirão de base para futuros estudos de atmosferas e interiores planetários, um aspecto fundamental na procura de mundos habitáveis para além do nosso sistema solar.
"Olhar para o interior de um planeta a centenas de anos-luz de distância parece quase impossível, mas quando você conhece a massa, o raio, a composição atmosférica e o calor de seu interior, você tem todas as peças necessárias para ter uma ideia de o que está dentro e quão pesado é esse núcleo", disse o autor principal David Sing, Distinguished Professor de Ciências da Terra e Planetárias da Bloomberg na Universidade Johns Hopkins. "Isto é agora algo que podemos fazer para muitos planetas gasosos diferentes em vários sistemas."
Publicado hoje na Nature , a pesquisa mostra que o planeta tem mil vezes menos metano do que o esperado e um núcleo 12 vezes mais massivo que o da Terra.
Um planeta gigante envolto por uma atmosfera escaldante tão fofa quanto algodão, WASP-107 b orbita uma estrela a cerca de 200 anos-luz de distância. É inchado devido à sua construção:um mundo do tamanho de Júpiter, com apenas um décimo da massa desse planeta.
Embora contenha metano – um alicerce da vida na Terra – o planeta não é considerado habitável devido à sua proximidade com a sua estrela-mãe e à falta de uma superfície sólida. Mas poderia conter pistas importantes sobre a evolução planetária em estágio avançado.
Em um estudo separado publicado hoje na Nature , outros cientistas também detectaram metano com o telescópio Webb e forneceram informações semelhantes sobre o tamanho e a densidade do planeta.
“Queremos olhar para planetas mais semelhantes aos gigantes gasosos do nosso sistema solar, que têm muito metano nas suas atmosferas”, disse Sing. “Foi aqui que a história do WASP-107 b ficou realmente interessante, porque não sabíamos por que os níveis de metano eram tão baixos.”
Concepção artística de WASP-107 b, um exoplaneta quente de Netuno a cerca de 200 anos-luz de distância. Crédito:Roberto Molar Candanosa/Universidade Johns Hopkins
As novas medições do metano sugerem que a molécula se transforma noutros compostos à medida que flui para cima a partir do interior do planeta, interagindo com uma mistura de outros produtos químicos e com a luz das estrelas na atmosfera superior. A equipe também mediu dióxido de enxofre, vapor de água, dióxido de carbono e monóxido de carbono – e descobriu que WASP-107 b tem mais elementos pesados do que Urano e Netuno.
O perfil da química do planeta está começando a revelar peças-chave no quebra-cabeça de como as atmosferas planetárias se comportam em condições extremas, disse Sing. A sua equipa irá realizar observações semelhantes durante o próximo ano em mais 25 planetas com o telescópio Webb.
“Nunca fomos capazes de estudar detalhadamente este processo de mistura numa atmosfera de exoplaneta, por isso isto irá contribuir muito para a compreensão de como funcionam estas reações químicas dinâmicas”, disse Sing. “É algo que definitivamente precisamos quando começamos a observar planetas rochosos e assinaturas de biomarcadores”.
Os cientistas especularam que o raio superinflado do planeta resultava de uma fonte de calor no seu interior, disse Zafar Rustamkulov, estudante de doutorado em ciências planetárias da Johns Hopkins, que co-liderou a pesquisa. Ao combinar modelos de física atmosférica e interior com os dados de WASP-107 b de Webb, a equipe explicou como a termodinâmica do planeta influencia sua atmosfera observável.
“O planeta tem um núcleo quente, e essa fonte de calor está a alterar a química dos gases mais profundamente, mas também está a impulsionar esta forte mistura convectiva que borbulha do interior”, disse Rustamkulov. “Achamos que esse calor está causando mudanças na química dos gases, destruindo especificamente o metano e produzindo quantidades elevadas de dióxido de carbono e monóxido de carbono”.
As novas descobertas também representam a ligação mais clara que os cientistas conseguiram fazer sobre o interior de um exoplaneta e o topo da sua atmosfera, disse Rustamkulov. No ano passado, o telescópio Webb detectou dióxido de enxofre a cerca de 700 anos-luz de distância, num exoplaneta diferente chamado WASP-39, fornecendo a primeira evidência de um composto atmosférico criado por reações impulsionadas pela luz estelar.
A equipa da Johns Hopkins está agora a concentrar-se no que pode estar a manter o núcleo quente e espera que possam estar em jogo forças semelhantes às que causam as marés altas e baixas nos oceanos da Terra. Eles planeiam testar se o planeta está a ser esticado e puxado pela sua estrela e como isso pode explicar o elevado calor do núcleo.
