WASP-107b Interior
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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

Telescópio Espacial James Webb os dados revelam que WASP-107 b tem significativamente menos metano do que o esperado e um núcleo surpreendentemente grande, fornecendo informações importantes sobre a sua química atmosférica e dinâmica interna.

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 de um exoplanetaé a massa central e provavelmente servirá de base para estudos futuros de atmosferas e interiores planetários, um aspecto chave na busca de mundos habitáveis ​​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, ilustre professor de Ciências da Terra e Planetárias da Bloomberg na Universidade Johns Hopkins. “Isso agora é algo que podemos fazer para muitos planetas gasosos diferentes em vários sistemas.”

Publicado recentemente em Naturezaa 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.

Exoplaneta WASP-107 b
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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

Composição Planetária e Potencial de Habitabilidade

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 por causa de sua constituição: um Júpitermundo 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.

Mistérios do Metano e Dinâmica Química

Em um estudo separado publicado em Naturezaoutros 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.”

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.

Estudos Observacionais e Pesquisas Futuras

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 em detalhe 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.”

Fontes internas de calor e efeitos atmosféricos

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. “Acreditamos 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.”

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Investigações em andamento e experimentos futuros

As novas descobertas também representam a ligação mais clara que os cientistas conseguiram fazer entre 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.

Referências:

“O metano quente de Netuno revela a massa central e a mistura atmosférica vigorosa” por David K. Sing, Zafar Rustamkulov, Daniel P. Thorngren, Joanna K. Barstow, Pascal Tremblin, Catarina Alves de Oliveira, Tracy L. Beck, Stephan M. Birkmann, Ryan C. Challener, Nicolas Crouzet, Néstor Espinoza, Pierre Ferruit, Giovanna Giardino, Amélie Gressier, Elspeth KH Lee, Nikole K. Lewis, Roberto Maiolino, Elena Manjavacas, Bernard J. Rauscher, Marco Sirianni e Jeff A. Valenti, 20 de maio 2024, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07395-z

“Um alto fluxo de calor interno e um grande núcleo em um exoplaneta quente de Netuno” por Luis Welbanks, Taylor J. Bell, Thomas G. Beatty, Michael R. Line, Kazumasa Ohno, Jonathan J. Fortney, Everett Schlawin, Thomas P. Greene, Emily Rauscher, Peter McGill, Matthew Murphy, Vivien Parmentier, Yao Tang, Isaac Edelman, Sagnick Mukherjee, Lindsey S. Wiser, Pierre-Olivier Lagage, Achrène Dyrek e Kenneth E. Arnold, 20 de maio de 2024, Natureza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07514-w

Outros autores do estudo são Daniel P. Thorngren e Elena Manjavacas, da Universidade Johns Hopkins; Joanna K. Barstow, da Universidade Aberta; Pascal Tremblin, da Universidade Paris-Saclay; Catarina Alves de Oliveira, Stephan M. Birkmann e Pierre Ferruit do Agência Espacial Europeia; Tracy L. Beck, Néstor Espinoza, Amélie Gressier, Marco Sirianni e Jeff A. Valenti do Space Telescope Science Institute; Ryan C. Challener, da Universidade Cornell; Nicolas Crouzet, Giovanna Giardino e Nikole K. Lewis, da Universidade de Leiden; Elspeth KH Lee; Roberto Maiolino da Universidade de Cambridge; e Bernard J. Rauscher de NASA Centro de Voo Espacial Goddard.

Esta pesquisa é baseada em dados obtidos do Space Telescope Science Institute, que é operado pela Association of Universities for Research in Astronomy Inc., sob o contrato NAS 5-03127 da NASA.



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Formado em Educação Física, apaixonado por tecnologia, decidi criar o site news space em 2022 para divulgar meu trabalho, tenho como objetivo fornecer informações relevantes e descomplicadas sobre diversos assuntos, incluindo jogos, tecnologia, esportes, educação e muito mais.