O Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelou coisas magníficas sobre o Universo. Utilizando a sua sofisticada óptica infravermelha, perscrutou mais profundamente o espaço (e mais atrás no tempo) do que qualquer observatório até à data, recolhendo dados sobre as primeiras galáxias a formarem-se no nosso Universo. Também obteve espectros de exoplanetas, revelando coisas sobre a composição química das suas atmosferas. Além disso, Webb forneceu algumas vistas impressionantes de objetos dentro do nosso Sistema Solar, como Júpiter e suas auroras, os anéis e luas de Saturno, e Netuno e seus satélites.
Recentemente, uma equipe liderada por pesquisadores do Instituto de Pesquisa do Sudoeste (SwRI) usado Espectrógrafo de infravermelho próximo Webb (NIRSpec) para examinar de perto o sistema Plutão-Caronte. Suas observações detectaram pela primeira vez dióxido de carbono congelado e peróxido de hidrogênio na superfície da maior lua de Plutão. Estas descobertas somam-se ao que os cientistas aprenderam sobre o inventário químico de Caronte através de telescópios terrestres e do Novos Horizontes missão. Também revela mais sobre a composição química dos muitos objetos que compõem o Cinturão de Kuiper.
A equipe foi liderada por Silvia Protopapa, Cientista Principal do Departamento de Estudos Espaciais do SwRI e co-investigadora do Novos Horizontes missão. Ela foi acompanhada por membros do Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (STScI), o Instituto Espacial da Flóridao Observatório Lowello Instituto SETIo Instituto Pinheado Instituto de Astrofísica Espacialo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins (JHUAPL), o Associação de Universidades de Pesquisa em Astronomia (AURA) e Centro de Voo Espacial Goddard da NASA. O artigo que detalha suas descobertas apareceu recentemente em Comunicações da Natureza.
As observações fizeram parte da Observação de Tempo Garantido (GTO) de Webb programa 1191que contou com a câmera infravermelha próxima (NIRCam) de Webb para estudar objetos do Cinturão de Kuiper (KBO). Dr.o investigador principal do programa, é cientista de instrumentos do NIRCam de Webb no Instituto de Ciências do Telescópio Espacial (STScI). A equipe usou o NIRSpec de Webb para realizar quatro observações do sistema Plutão-Caronte entre 2022 e 2023, que forneceram cobertura completa do hemisfério norte de Caronte.
As medições espectroscópicas de Webb revelaram assinaturas de dióxido de carbono, que a equipe comparou com medições de laboratório e modelos espectrais detalhados da superfície. Eles concluíram que o dióxido de carbono está presente principalmente como uma camada superficial em uma subsuperfície rica em gelo de água. Como o Dr. Protopapa explicou em um recente SwRI Comunicado de imprensa:
“Caronte é o único objeto de tamanho médio do Cinturão de Kuiper, na faixa de 300 a 1.600 milhas de diâmetro, que foi mapeado geologicamente, graças à missão New Horizons liderada pelo SwRI, que passou pelo sistema de Plutão em 2015. Ao contrário de muitos dos objetos Para objetos maiores no Cinturão de Kuiper, a superfície de Caronte não é obscurecida por gelos altamente voláteis como o metano e, portanto, fornece informações valiosas sobre como processos como a exposição à luz solar e a formação de crateras afetam esses corpos distantes.
“Nossa interpretação preferida é que a camada superior de dióxido de carbono se origina do interior e foi exposta à superfície através de eventos de crateras. Sabe-se que o dióxido de carbono está presente em regiões do disco protoplanetário a partir do qual o sistema de Plutão se formou.”
O peróxido de hidrogênio se forma quando o gelo da água é quebrado em nível atômico através da exposição à luz ultravioleta, partículas carregadas do Sol (vento solar) e raios cósmicos galácticos. Sua presença na superfície de Caronte indica que a superfície rica em gelo de água está sujeita à fotólise. Isto é semelhante à forma como a exposição à radiação solar faz com que o metano crie tolinas, o que explica por que os corpos no Sistema Solar exterior têm uma aparência avermelhada. Disse o Dr. Ujjwal Raut do SwRI, líder do Laboratório Cornell para Ciência e Educação Baseadas em Aceleradores (CLASSE) e segundo autor do artigo:
“Experimentos de laboratório conduzidos nas instalações CLASSE (Centro de Astrofísica Laboratorial e Experimentos de Ciências Espaciais) do SwRI foram fundamentais para demonstrar que o peróxido de hidrogênio pode se formar mesmo em misturas de dióxido de carbono e gelo de água sob condições análogas às de Caronte.”
As descobertas da equipa demonstram a capacidade de Webb em descobrir assinaturas de superfície complexas, que podem dizer aos astrónomos mais sobre a composição química, formação e evolução dos corpos no nosso Sistema Solar e fora dele. Estas mesmas capacidades permitem aos astrónomos caracterizar as atmosferas dos exoplanetas para ver se possuem os ingredientes necessários para sustentar a vida (tal como a conhecemos).
“Os novos insights foram possíveis graças à sinergia entre as observações de Webb, a modelagem espectral e os experimentos de laboratório e são possivelmente aplicáveis a outros objetos similares de médio porte além de Netuno”, disse Protopapa.
Leitura adicional: SWRI, Comunicações da Natureza
