Webb da NASA levanta o véu no tipo comum, mas misterioso de exoplaneração

Embora eles não orbitem ao redor do nosso sol, os subnepunos são o tipo mais comum de exoplanetaou planeta fora do nosso sistema solar, que foram observados em nossa galáxia. Esses pequenos planetas gasosos estão envoltos em mistério … e muitas vezes, muita neblina. Agora, observando o exoplaneta TOI-421 B, o Telescópio Espacial James Webb da NASA está ajudando os cientistas a entender os subnepunos de uma maneira que não era possível antes do lançamento do telescópio.

“Eu estava esperando toda a minha carreira por Webb para que pudéssemos caracterizar significativamente as atmosferas desses planetas menores”, disse a investigadora principal Eliza Kempton, da Universidade de Maryland, College Park. “Ao estudar suas atmosferas, estamos entendendo melhor como os subnepunos se formaram e evoluíram, e parte disso é entender por que eles não existem em nosso sistema solar”.

A existência de sub-nepunas foi inesperada antes de serem descobertas pelo aposentado da NASA Kepler Telescópio espacial na última década. Agora, os astrônomos estão tentando entender de onde esses planetas vieram e por que são tão comuns.

Antes de Webb, os cientistas tinham muito pouca informação sobre eles. Enquanto os sub-nepunos são algumas vezes maiores que Jupiters quentestornando-os muito mais desafiadores de se observar do que seus colegas gigantes de gás.

Uma descoberta chave antes da Webb era que a maioria das atmosferas sub-nepinas tinha plana ou sem desempenho Espectros de transmissão. Isso significa que quando os cientistas observaram o espectro do planeta, quando passava na frente de sua estrela hospedeira, em vez de ver características espectrais-as impressões digitais químicas que revelariam a composição da atmosfera-eles viram apenas um espectro de linha plana. Os astrônomos concluíram de todos os espectros de linha plana que pelo menos certas sub-nepunas eram provavelmente muito obscurecidas por nuvens ou a seixos de risco.

“Por que observamos esse planeta, TOI-421 B? É porque pensamos que talvez não tivesse casos”, disse Kempton. “E a razão é que havia alguns dados anteriores que implicavam que talvez os planetas em uma certa faixa de temperatura estivessem menos consagrados por neblina ou nuvens do que outros”.

Esse limiar de temperatura é de cerca de 1.070 graus Fahrenheit. Abaixo disso, os cientistas levantaram a hipótese de que um conjunto complexo de reações fotoquímicas ocorreria entre a luz solar e o gás metano, e isso desencadearia a névoa. Mas os planetas mais quentes não deveriam ter metano e, portanto, talvez não devam ter névoa.

A temperatura do TOI-421 B é de cerca de 1.340 graus Fahrenheit, bem acima do limiar presumido. Sem neblina ou nuvens, os pesquisadores esperavam ver uma atmosfera clara – e eles o fizeram!

“Vimos características espectrais que atribuímos a vários gases e que nos permitiram determinar a composição da atmosfera”, disse Brian Davenport, da Universidade de Maryland, um doutorado do terceiro ano. aluno que conduziu a análise de dados primários. “Enquanto com muitos dos outros sub-nepunos que foram observados anteriormente, sabemos que suas atmosferas são feitas de alguma coisa, mas elas estão sendo bloqueadas pela neblina”.

A equipe encontrou vapor de água na atmosfera do planeta, bem como assinaturas tentativas de monóxido de carbono e dióxido de enxofre. Depois, há moléculas que não detectam, como metano e dióxido de carbono. A partir dos dados, eles também podem inferir que uma grande quantidade de hidrogênio está na atmosfera de TOI-421 B.

A atmosfera leve de hidrogênio foi a grande surpresa para os pesquisadores. “Recentemente, envolvemos nossa mente sobre a idéia de que aqueles primeiros sub-nepunos observados por Webb tinham atmosferas de moléculas pesadas, de modo que isso se tornou nossa expectativa e depois encontramos o contrário”, disse Kempton. Isso sugere que TOI-421 B pode ter se formado e evoluído de maneira diferente dos sub-nepunos mais frios observados anteriormente.

A atmosfera dominada por hidrogênio também é interessante porque imita a composição da estrela anfitriã de Toi-421 B. “Se você pegou o mesmo gás que fez da estrela anfitriã, o colocou em cima da atmosfera de um planeta e o colocou na temperatura muito mais fria deste planeta, você obteria a mesma combinação de gases. Esse processo está mais alinhado com os planetores gigantes em nosso sistema solar e é diferente de outros que foram observados que foram observados.

Além de ser mais quente do que outros subnepunos observados anteriormente com Webb, o TOI-421 B orbita uma estrela semelhante ao sol. A maioria dos outros sub-nepunos que foram observados até agora órbitam estrelas menores e mais frias chamadas anãs vermelhas.

O Toi-421b é emblemático de sub-nepunas quentes orbitando estrelas do sol, ou são apenas que os exoplanetas são muito diversos? Para descobrir, os pesquisadores gostariam de observar mais subnepunas quentes para determinar se esse é um caso único ou uma tendência mais ampla. Eles esperam obter informações sobre a formação e evolução desses exoplanetas comuns.

“Desbloqueamos uma nova maneira de olhar para esses sub-nepunos”, disse Davenport. “Esses planetas de alta temperatura são passíveis de caracterização. Portanto, olhando para os subnepunos dessa temperatura, talvez tenham mais probabilidade de acelerar nossa capacidade de aprender sobre esses planetas”.

As descobertas da equipe aparecem em 5 de maio no Journal Letters Astrophysical.

O Telescópio espacial James Webb é o principal observatório de ciências espaciais do mundo. Webb está resolvendo mistérios em nosso sistema solar, olhando além para mundos distantes em torno de outras estrelas, e investigando as estruturas e origens misteriosas do nosso universo e nosso lugar nele. A Webb é um programa internacional liderado pela NASA com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e CSA (Canadian Space Agency).

Para saber mais sobre Webb, visite:

https://science.nasa.gov/webb