O telescópio Webb revela detalhes da atmosfera de um distante exoplaneta

Embora todos os olhos estejam voltados para as primeiras imagens obtidas pelo Telescópio Espacial James Webb da NASA, a verdade é que entre suas primeiras missões de observação, ele forneceu elementos muito importantes sobre a presença de formas de água em um planeta remoto. Conforme registrado oficialmente pela própria NASA, o sinal inconfundível de água foi capturado, juntamente com evidências de nuvens e neblina, na atmosfera ao redor de WASP-96b, um planeta gigante gasoso quente que orbita uma estrela distante, parecida com o Sol.

A observação revela a presença de moléculas de gás específicas, com base em pequenas quedas no brilho de cores precisas da luz, e 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 passo gigantesco na busca de caracterizar planetas potencialmente habitáveis mais além da Terra.

Essa conquista se deve ao enorme espelho do Webb e seus instrumentos precisos trabalhando juntos para capturar as medições mais detalhadas até hoje da filtragem da luz das estrelas através da atmosfera de um planeta fora do nosso sistema. Neste caso, o espectro de luz, que contém informações sobre a composição de uma atmosfera planetária a 1.150 anos-luz de distância, mostra a assinatura inconfundível da água.

Olhando para o distante WASP-96 b

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 Hemisfério Sul, representa um tipo de gigante gasoso que não tem análogo direto em nosso sistema solar. Com uma massa inferior a metade da massa de Júpiter e um diâmetro 1,2 vezes maior, o WASP-96 b é muito mais "inchado" do que qualquer um dos planetas que orbitam nosso Sol. E com uma temperatura acima de 538 °C, é significativamente mais quente. O WASP-96 b orbita extremamente perto de sua estrela parecida com o Sol, apenas um nono da distância entre Mercúrio e o Sol, e completa um circuito a cada três dias e meio, nos dias da Terra.

Existem vários pontos que o tornam um exoplaneta ideal para observação da Terra: a combinação de seu tamanho grande, período orbital curto, atmosfera porosa e ausência de luz poluente de objetos próximos no céu. Em 21 de junho, o instrumento gerador de imagens Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) mediu a luz do sistema WASP-96 por 6,4 horas enquanto o planeta passava na frente da estrela. O resultado é uma curva de luz mostrando o escurecimento geral da luz das estrelas durante sua trajetória e um espectro de transmissão revelando a mudança no brilho de comprimentos de onda individuais da luz infravermelha entre 0,6 e 2,8 mícrons.

Enquanto a curva de luz confirma propriedades do planeta que já foram determinadas a partir de outras observações, como a existência, tamanho e órbita do planeta, o espectro de transmissão revela detalhes anteriormente ocultos da atmosfera: o sinal inconfundível de água, indícios de neblina e evidências de nuvens que se pensava não existirem anteriormente.

Uma porta para uma nova dimensão de descoberta

Um espectro de transmissão é feito comparando a luz estelar que é filtrada através da atmosfera de um planeta à medida que este se move na frente de sua estrela, com a luz estelar não filtrada que é detectada quando o planeta está próximo à estrela. Os pesquisadores são capazes de detectar e medir a abundância de gases na atmosfera de um planeta a partir do padrão de absorção, ou seja, as localizações e alturas dos picos no gráfico. Da mesma forma que as pessoas têm impressões digitais e sequências de DNA diferentes, os átomos e as moléculas têm padrões característicos dos comprimentos de onda que absorvem.

O espectro do WASP-96 b, que foi capturado pelo NIRISS, não é apenas o espectro de transmissão no infravermelho próximo mais detalhado da atmosfera de um exoplaneta capturado até o momento, ele também cobre uma gama notavelmente ampla de comprimentos de onda, incluindo luz vermelha visível e uma porção do espectro não acessível anteriormente a partir de outros telescópios. Essa 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 óbvias no espectro de WASP-96 b, mas devem ser detectáveis em outros exoplanetas que Webb planeja observar.

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