O JWST é extremamente poderoso. Uma das razões pelas quais foi lançado é para examinar atmosferas de exoplanetas para determinar a sua química, algo que apenas um telescópio poderoso pode fazer. Mas mesmo o JWST precisa de tempo para exercer esse poder de forma eficaz, especialmente quando se trata de um dos alvos mais importantes da ciência dos exoplanetas: mundos rochosos que orbitam anãs vermelhas.
As anãs vermelhas são o tipo de estrela mais comum na Via Láctea. As observações mostram que as anãs vermelhas hospedam muitos planetas rochosos nas suas zonas habitáveis. Há questões sem resposta sobre as zonas habitáveis das anãs vermelhas e se os planetas rochosos nessas zonas são realmente habitáveis devido à bem documentada erupção das anãs vermelhas. Os astrónomos querem examinar as atmosferas destes planetas e procurar bioassinaturas e outras informações atmosféricas.
Uma nova pesquisa sugere que o capaz JWST poderia levar centenas de horas de observação para detectar essas atmosferas com um maior grau de certeza. A nova pesquisa é “Os planetas rochosos temperados em torno das anãs M têm uma atmosfera?” O único autor é Rene Doyon, do Departamento de Física da Universidade de Montreal, Canadá. O artigo ainda não foi revisado por pares.
Doyon aponta que, embora um dos principais objetivos do JWST seja sondar atmosferas de exoplanetas, isso só é feito para um pequeno grupo de planetas: Trappist-1d, e, f, g, LHS1140b e o mini-Netuno K2-18b.
Estes resultados mostraram que o JWST tem o poder de sondar atmosferas de exoplanetas. Mas o esforço também mostrou como a atividade estelar representa um obstáculo para um sucesso ainda maior. O JWST examina as atmosferas dos exoplanetas observando como o planeta transita pela sua estrela. O telescópio disseca a luz da estrela à medida que ela passa pela atmosfera do exoplaneta, procurando assinaturas de luz de diferentes moléculas.
Uma das maiores questões na ciência dos exoplanetas diz respeito aos planetas rochosos nas zonas habitáveis das anãs vermelhas. Eles têm atmosferas? Sem atmosferas e água líquida, eles poderiam estar muito fora das zonas habitáveis. Felizmente, as anãs M têm massas e raios mais baixos, o que torna elas e os seus planetas melhores alvos para espectrometria. “Isso é conhecido como a oportunidade do ‘anão M”, escreve Doyon em sua pesquisa.
Mas cada oportunidade tem um obstáculo associado a ela, e quando se trata de anãs M, o obstáculo é enorme. As anãs M são conhecidas por suas explosões poderosas e, em alguns casos, as explosões são poderosas o suficiente para tornar os planetas próximos inabitáveis. As chamas emitem poderosos raios X e radiação UV que podem erodir suas atmosferas. Ao longo de milhares de milhões de anos, podem ficar tão degradados que não têm qualquer hipótese de se tornarem habitáveis.
A explosão das anãs vermelhas introduz outro problema. Toda essa atividade estelar pode tornar mais difícil para o JWST estudar espectroscopicamente as atmosferas dos exoplanetas.
O JWST é a nossa melhor ferramenta para examinar atmosferas de exoplanetas. Mas não durará para sempre. Deve durar até dez anos e já tem cerca de 18 meses de missão. Quando se trata de estudar exoplanetas, que é apenas uma das suas funções, como pode ser melhor aproveitado o seu tempo?
Segundo o autor, é essencial que utilizemos o tempo exoplanetário do JWST não apenas para estudar atmosferas, mas também para nos prepararmos para futuras missões emblemáticas e observatórios terrestres que possam continuar de onde o JWST parou.
“Afirmamos que, dada a vida útil limitada do JWST, um programa abrangente de eclipse e espectroscopia de transmissão de uma amostra chave de planetas temperados é um caminho essencial a seguir”, escreve Doyon.
Doyon diz que o JWST deveria priorizar o que ele chama de amostra Golden-J dos melhores exoplanetas temperados. Este grupo de planetas é suficientemente frio para evitar a efeito estufa descontrolado. Eles também precisam ter medições precisas de raio e massa, o que leva a uma compreensão precisa de sua densidade.
“Esses critérios limitam a seleção a apenas alguns planetas rochosos: Trappist-1d, e, f, g e LHS1140b”, escreve Doyon. “Abrimos uma exceção para incluir o mini-Netuno K2-18b temperado como um mundo potencialmente habitável, apesar de sua incerteza em massa de 18%.” Esta é a amostra Golden-J.
O JWST já examinou esses exoplanetas, assim como outros telescópios, incluindo o Hubble. Mas os resultados contêm alguma incerteza. Doyon descreve os primeiros olhares do JWST para os exoplanetas da amostra Golden-J como reconhecimento e pensa que, para remover mais dessa incerteza, o JWST deveria examinar esses planetas mais detalhadamente com parte do tempo restante.
O exoplaneta LHS-1140 b tem um lugar de destaque na obra de Doyon. “LHS1140b é indiscutivelmente o melhor planeta temperado a partir do qual as condições da superfície líquida podem ser inferidas indiretamente através da detecção de CO2 na sua atmosfera”, explica ele. Mas o JWST só pode observar 4 trânsitos do planeta e 4 dos seus eclipses num ano. O JWST poderia exigir 12 visitas ao longo de três anos para reunir evidências suficientemente fortes a favor das águas superficiais líquidas.
Doyon chama esse esforço para observar LHS-1140 b e os outros exoplanetas na amostra Golden-J de forma mais completa de “reconhecimento profundo de habitabilidade”.
“Indiscutivelmente, a questão mais importante que o JWST deve e pode responder no âmbito do tema científico, Sistemas Planetários e a Origem da Vida, é o título deste artigo: Os planetas rochosos temperados em torno das anãs M têm uma atmosfera?” Doyon escreve.
Levará algum tempo para fazer isso, e Doyon calculou quanto tempo de observação do JWST é necessário. “Este esforço abrangente de reconhecimento exigiria um mínimo de 700 horas, incluindo aproximadamente 225 horas dedicadas à fotometria do eclipse”, explica ele.
“No entanto, este esforço de 715 horas pode não ser suficiente em todas as circunstâncias. A imposição de um limite de detecção mais elevado exigiria ainda mais tempo. “A imposição de um limiar de detecção mais elevado (4-5?) para este programa de reconhecimento – tal como foi publicado para as observações MIRI do Trappist-1b e c – seria
aumentar significativamente o tempo total de observação, potencialmente variando de 1.300 a 2.000 horas”, explica Doyon.
Pode levar ainda mais tempo do que isso, especialmente se houver resultados particularmente tentadores que exijam mais observações de acompanhamento.
Isso pode parecer um bom tempo para gastar em um pequeno punhado de exoplanetas. Mas o JWST foi construído para encontrar respostas e, se demorar tanto tempo, é um tempo bem gasto.
“Iniciar um programa de habitabilidade tão extenso na primeira oportunidade é fundamental”, escreve Doyon.
Fonte: InfoMoney
