Conforme um novo estudo, publicado no início deste mês, o planeta chamado GJ 9827 tem o dobro do tamanho da Terra. E fica a cerca de 100 anos-luz de distância.

O estudo revela que cientistas já teorizavam sobre a possibilidade de um “planeta sauna� mas a confirmação só ocorreu graças às observações do James Webb em sua busca por planetas habitáveis fora do Sistema Solar.

“Estamos, finalmente, desvendando os mistérios desses planetas com tamanhos que ficam entre o da Terra e o de Netuno. Inexistentes no nosso Sistema Solar� afirmou Ryan MacDonald, astrofísico da Universidade de Michigan e co-autor do estudo.

Segundo MacDonald, a descoberta do “planeta sauna�pelo James Webb é um “passo crucial�para detectar atmosferas de exoplanetas habitáveis “nos próximos anos�

O que torna o GJ 9827 importante não é só pelo fato de sua atmosfera ser literalmente uma “sauna� mas, sim, o peso das moléculas da composição do planeta.

De acordo com o estudo, quase todos os exoplanetas já descobertos possuem moléculas mais leves, como as de hidrogênio e de hélio. Contudo, este não é o caso do GJ 9827.

Através de um método chamado espectroscopia de transmissão, os cientistas conseguiram determinar que as moléculas da atmosfera do “planeta sauna�são pesadas. Aliás, tais moléculas são similares às da Terra, de acordo com o estudo.

Desse modo, mesmo sendo obviamente impossível haver suporte à formação de vida, o “planeta sauna�pode ajudar o James Webb a encontrar outros planetas com condições habitáveis.

“O GJ 9827 é o primeiro planeta com atmosfera rica em moléculas pesadas como os planetas terrestres do Sistema Solar� afirmou Caroline Piaulet-Ghorayeb, co-autora do estudo.

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O planeta, com metade do tamanho de Vênus, mas com uma superfície extremamente quente de 125 °C, foi catalogado como Barnard b, e fica em órbita da Estrela de Barnard. Aliás, o exoplaneta está tão próximo da estrela que um ano lá corresponde a três dias na Terra.

Vale ressaltar que o sistema de Barnard é o segundo mais próximo da Terra, ficando atrás apenas do sistema estelar triplo de Alpha Centauri, a 4,4 anos-luz do Sol.

A estrela Barnard é foco de estudos há mais de 20 anos e, por mais que suspeitava-se que ela tivesse planetas ao seu redor, somente agora foi confirmado o Barnard b. Aliás, existe a expectativa (ainda não confirmada) de que existam mais planetas no sistema.

Representação gráfica das distâncias relativas entre as estrelas mais próximas e o Sol. O sistema de Barnard é a segunda que está mais perto do Sol. Imagem: Instituto de Estudos Espaciais da Catalunha/Reprodução

Sobre o novo planeta, astrônomos sugeriam a sua existência ainda em 2018, usando observações do Very Large Telescope (VLT), do Observatório Europeu do Sul (ESO), no Chile. Agora, em um estudo publicado na segunda-feira (1), o autor Jonay González Hernández confirmou a existência do planeta após cinco anos de observação.

“Mesmo que demorasse muito mais tempo, estávamos confiantes que encontraríamos algo� afirma o pesquisador do Instituto de Astrofísica das Ilhas Canárias, da Espanha.

Descoberta do Barnard b e a possibilidade de vida no planeta

A Estrela de Barnard é uma anã-vermelha, um tipo de estrela comum, representando quase 70% de todas as estrelas da Via Láctea. Apesar de próxima, a estrela tem um fraco brilho, sendo visível apenas por telescópios.

Os astrônomos detectaram o planeta usando o método de velocidade radial, que faz uma medição espectral da oscilação da estrela que o planeta orbita.

O estudo focou na zona habitável ao redor da Estrela de Barnard. Nessa área, a temperatura permite a existência de água em estado líquido na superfície de um planeta.

No entanto, essa busca levou os pesquisadores mais próximos da estrela em si porque o novo planeta é um dos exoplanetas de menor massa. Ele também é um dos poucos com menos massa que a Terra.

Além disso, o planeta é muito próximo da estrela, “mais próximo que a zona habitável� De acordo com González Hernández, mesmo que a Estrela de Barnard fosse 2.500 graus mais fria que o nosso Sol, ainda seria muito quente para manter água na superfície do planeta.

Portanto, o novo planeta não tem condições ideais para formação de vida como a conhecemos.

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O exoplaneta orbita a estrela WASP-76 a cada 1,8 dia, em uma distância que corresponde a 3,3% da distância entre o Sol e a Terra. Portanto, com a proximidade com a estrela, esse astro é ultra quente, tendo uma massa quase igual a de Júpiter, mas um raio cerca de 1,85 vez maior.

Assim como outros jupíteres quentes, este planeta tem um lado onde é sempre dia, devido ter sua rotação travada gravitacionalmente pela estrela. Isso causa diferenças extremas de temperaturas entre o lado claro e lado escuro do exoplaneta.

Estudos anteriores sobre este planeta já mostravam chuvas de ferro em sua atmosfera escaldante. Agora, de acordo com um novo estudo, publicado no último dia 5 por uma equipe de astrônomos, o planeta também tem ventos de ferro em seu lado visível.

Isso porque a alta temperatura faz o ferro contido no planeta vaporizar no lado que é dia, viajar facilmente pela atmosfera com a ajuda do vento, e voltando a solidificar quando chega na área escura e mais fria — caindo na forma de “chuva de ferro”.

Ilustração do planeta WASP-76 b mostrando o lado claro. Imagem: Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço/Divulgação

Astrônomos descobriram chuvas de ferro em observatório no Chile

Para descobrir os ventos e chuvas de ferro, os cientistas observaram o planeta usando o espectrógrafo ESPRESSO, do telescópio VLT (Very Large Telescope), no Chile. O ESPRESSO é reconhecido por sua estabilidade e precisão, fornecendo espectrográficos do WASP-76 b em alta resolução.

Desse modo, ao examinar o lado claro do WASP-76 b, os cientistas descobriram uma estranha corrente de átomos de ferro se movendo entre as camadas superiores e inferiores da atmosfera do planeta.

“Essa é a primeira vez que temos uma observação tão detalhada do lado claro deste exoplaneta. Graças ao ESPRESSO, temos dados importantes sobre a estrutura da atmosfera do WASP-76 b� afirmou Ana Rita Costa, pesquisadora do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) de Portugal e co-autora do estudo.

Segundo Costa, as observações dos cientistas indicam a presença de “poderosos ventos de ferro�no planeta, que surgiram por “pontos quentes na atmosfera� Além disso, os cientistas ressaltam que a descoberta das chuvas de ferro no planeta retratam as condições atmosféricas extremas em um Júpiter ultraquente.

“As profundas análises desse tipo de planeta nos dão informações valiosas para compreendermos melhor os climas planetários como um todo� finalizou.

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O exoplaneta em questão é o WASP-39b, um enorme planeta gasoso que fica bem longe da Terra, a 700 anos-luz — sendo um pouco maior que Júpiter.

As variações climáticas do exoplaneta são extremas e ocorrem simultaneamente. Enquanto um lado do exoplaneta WASP-39b recebe luz permanente, o outro é a escuridão que reina. Ironicamente, o lado escuro chega a ser 148 °C mais quente que o lado claro.

Cientistas usaram dados das observações da câmera de infravermelho NIRCam do James Webb para explicar esse fenômeno curioso. Assim, eles conseguiram comparar a luz que chegava à atmosfera do exoplaneta conforme seu movimento em frente da estrela.

Noite eterna: explicação

O motivo pela noite eterna do exoplaneta é porque ele está muito próximo de sua estrela, ficando com a rotação travada gravitacionalmente. Ou seja, o período de rotação tem a mesma duração da translação.

Portanto, um lado do planeta sempre está de frente para a estrela. É o mesmo fenômeno que acontece com a nossa Lua, que tem o mesmo lado virado para a Terra.

Mas, curiosamente, o lado claro do exoplaneta não é o lado com calor extremo. De acordo com um estudo publicado na última segunda-feira (15),  os dados do James Webb mostram que, conforme os gases são aquecidos no lado claro, há a formação de ventos poderosos que ultrapassam milhares de km/h e acabam chegando no lado escuro.

O resultado é uma noite não apenas eterna, mas extremamente quente, com temperaturas que chegam a 780 °C. Essa temperatura é suficiente para derreter toda a pele do corpo humano em um segundo.

Similarmente, o lado claro recebe ventos frios e tem mais nuvens, então a temperatura é um pouco menor. Além disso, como há uma espécie de “muro” com o lado escuro do exoplaneta, o lado claro costuma ficar nublado.

De acordo com cientistas, não há dados sobre como essas nuvens afetam a temperatura.

WASP-39b foi descoberto em 2011. Porém, somente agora é possível estudar em detalhes o exoplaneta. De acordo com o coautor do estudo, James Kirk (não aquele de Star Trek), o James Webb pode ajudar a compreender e analisar a circulação atmosférica de exoplanetas graças à imensa precisão do telescópio.

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Analisando os dados do James Webb, os pesquisadores descobriram que o planeta gigante tem uma abundância de sulfeto de hidrogênio, um gás famoso por seu odor que lembra o fedor de ovo podre. Embora a presença sulfeto de hidrogênio torne o planeta inabitável, a descoberta oferece insights sobre a formação e composição do HD 189733.

Essa descoberta marca o primeiro registro da presença do gás em um planeta fora do Sistema Solar.

O enxofre é um elemento importante no sulfeto de hidrogênio. Ele desempenha um papel crucial no desenvolvimento de moléculas complexas e serve como indicador da formação química do planeta.

Além disso, o estudo revela que os dados do James Webb mostraram a evidência de água, dióxido de carbono e monóxido de carbono na atmosfera do HD 189733 b, mas, ao mesmo tempo, sem a presença de metano.

Além de feder ovo podre, planeta gigante tem chuvas de vidro

Descoberto em 2005 por astrônomos franceses, o planeta gigante não é famoso somente pela sua atmosfera fedorenta, mas, também, por suas condições extremas. A pequena distância entre o planeta e sua estrela �mais próximo que Mercúrio em relação ao Sol �contribui para temperaturas extremas, ultrapassando 900 °C.

Os ventos cruéis do planeta gigante, que chegam a 8.600 km/h, contribuem para uma espécie de chuva de vidro derretido, uma forma mortal de tempestade.

O HD 189733 b fica a 64 anos-luz de distância da Terra e é o “Júpiter quente�mais próximo do planeta homônimo. Aliás, Júpiter também possui sulfeto de hidrogênio em sua atmosfera.

“Júpiteres quentes” são uma classe de exoplanetas gigantes gasosos com composição química similar à de Júpiter, mas com períodos orbitais bem menores. Por ser o “Júpiter quenteâ€?mais próximo, o HD 189733b é o mais estudado por astrônomos, que utilizam dados do James Webb e do Hubble para entender as propriedades térmicas do planeta gigante e de outros exoplanetas.

No entanto, os pesquisadores ressaltam que a intenção do estudo não é habitar o exoplaneta, mas ampliar o conhecimento sobre formação e evolução planetária.

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Durante um dos muitos episódios de “Star Trek“, Spock menciona que o seu planeta orbita 40 Eridani, uma estrela que existe na vida real e que está localizada a 16,5 anos-luz de distância da Terra, na direção da constelação de Eridano, visível no hemisfério Sul.

Por isso, a notícia de 2018 de que astrônomos encontraram um possível exoplaneta orbitando a estrela gerou comoção entre os fãs da franquia. Rapidamente, o hipotético planeta foi apelidado como “Vulcano”.

Spock, interpretado pelo ator Leonard Nimoy. Imagem: NBC/Reprodução

Inicialmente, os cientistas relataram evidências de que o planeta era uma �a href="//emiaow553.com/nasa-descobre-super-terra-com-ambiente-propicio-para-sustentar-a-vida/">super-Terra� maior que a Terra, mas menor do que Netuno. Ele completaria uma volta ao redor da estrela a cada 42 dias.

Porém, não é de hoje que os cientistas já suspeitavam que a descoberta do planeta — catalogado oficialmente como HD 26965 b — pode ter sido um erro de interpretação dos dados. Agora, cinco anos depois da descoberta, uma equipe de pesquisadores internacionais fez uma nova análise e descobriu que o planeta simplesmente não existe. O The Astronomical Journal publicou o estudo.

Como o “Vulcano” da vida real foi desmentido

Os pesquisadores descobriram que as mudanças sutis na luz em 40 Eridani, detectadas em 2018, não se tratava de um hipotético exoplaneta “puxando” gravitacionalmente a estrela. Os astrônomos observaram que os dados eram simplesmente fruto de atividades que aconteciam na superfície estelar. Uma espécie de “ilusão astronômica”.

Embora a nova descoberta (pelo menos por enquanto) roube à estrela 40 Eridani A o seu possível “planeta Vulcano”, a notícia não é de toda ruim. Os cientistas vão usar o erro para refinar as técnicas de detecção de planetas fora do Sistema Solar.

“A demonstração de tais medições de velocidade radial bem ajustadas mantém a promessa de fazer distinções observacionais mais nítidas entre os planetas reais e os tremores e chocalhos nas superfícies de estrelas distantes”, disse a NASA.

Dessa forma, a notícia deixou muitos fãs de “Star Trek” decepcionados. No entanto, a revelação da NASA não apaga a rica história e o legado cultural da série.

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Além disso, o Gliese 12 b também é um planeta rochoso, assim como a Terra. Ele tem tamanho parecido com Vênus e está a apenas 40 anos-luz de distância. 

Os pesquisadores utilizaram dados do telescópio espacial TESS, da NASA, para essa descoberta. Além disso, foram usadas imagens das câmeras do Centro de Astrobiologia do Japão, e pelo Telescópio Subaru, do Observatório Astronômico Nacional do Japão. 

As características do Gliese 12 b foram publicadas na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e também no The Astrophysical Journal Letters.

Gliese 12 b como base para estudos 

A Terra é o único planeta conhecido que oferece condições para o surgimento de vida. Contudo, pesquisadores seguem na busca de outros astros cujas características possam ser similares. Isso porque querem entender o que é essencial e o que é irrelevante nesse cenário.

Desde a década de 1990, cientistas de todo o mundo já descobriram mais de 5.500 exoplanetas. A maioria deles, no entanto, é difícil de estudar, pois está a centenas de anos-luz de distância da Terra.

Dessa forma, identificar o Gliese 12 b trouxe esperança aos pesquisadores de que ele possa fornecer parte das informações buscadas há tanto tempo. 

Embora ele não tenha exatamente a mesma temperatura da Terra, que tem, em média, 15°C, ele é um dos exoplanetas com características mais próximas às terrestres que cientistas já encontraram.

Agora, os astrônomos que descobriram o Gliese 12 b pretendem analisar se o exoplaneta tem uma atmosfera e se é capaz de hospedar água líquida estável em sua superfície. Para isso, eles acreditam que dados do telescópio espacial James Webb deverão ajudar.

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Além disso, o exoplaneta está coberta por um oceano de magma. Ainda assim, os pesquisadores consideram a descoberta como um avanço que pode auxiliar a compreensão da história inicial do Sistema Solar. Os resultados da observação foram publicados em artigo na revista Nature.

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Sobre o “55 Cancri e”

O “55 Cancri e” foi descoberto em 2004 e, de início, pesquisadores pensaram que ele era um planeta gasoso. Contudo, em 2011, registros do Telescópio Espacial Spitzer mostraram que ele era mais denso, de forma que cientistas compreenderam que ele é, na verdade, um exoplaneta rochoso.

Por ser rochoso e orbitar uma estrela semelhante ao Sol, o “55 Cancri e” tem muitas semelhanças com a Terra. No entanto, o exoplaneta possui cerca de duas vezes o raio terrestre e é mais de oito vezes mais massivo, de forma que cientistas o consideram uma super-Terra.

A suspeita para analisar a presença ou ausência de atmosfera surgiu a partir do momentos que pesquisadores notaram que o “55 Cancri e” estava mais frio do que deveria para um planeta tão próximo de sua estrela.

Uma atmosfera resistente no “55 Cancri e”

Agora que confirmaram a existência da atmosfera do “55 Cancri e”, pesquisadores querem descobrir sua composição. Isso porque, como o planeta está tão próximo de sua estrela, a atmosfera seria dissipada por ventos estelares dependendo de como é feita.

Por enquanto, há duas suspeitas. A primeira é que “55 Cancri e” é um planeta completamente seco, com uma atmosfera ultrafina de rocha vaporizada.

Já a segunda suspeita é a de que o exoplaneta tem uma atmosfera espessa composta por moléculas mais pesadas e voláteis. Dessa forma, elas não se dissipariam facilmente.

Até agora, esta é a opção mais aceita, uma vez que os últimos dados demonstraram que há gases à base de carbono na atmosfera do planeta rochoso. Ainda assim, é possível que a atmosfera esteja sendo erodida pelos ventos estelares, segundo a Nature.

Dessa forma, os gases presentes na camada seriam reabastecidos pelo derretimento e degasagem de rochas no oceano de magma. Descobrir sua composição completa, quais as quantidades relativas de gases presentes e qual sua espessura precisa pode ensinar aos cientistas a história inicial do Sistema Solar da Terra.

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Além disso, também está orbitando essa estrela um possível planeta do tamanho da Terra. O que mais chamou atenção dos cientistas é que os planetas, chamados TOI-715 b e TOI-715 c, estão dentro da zona habitável de sua estrela. Isso significa que eles poderiam ter as condições certas para a existência de água líquida em suas superfícies.

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TOI-715 b é o maior dos dois, com um raio de cerca de 1,5 vezes o da Terra. Ele completa uma órbita ao redor de sua estrela em apenas 10 dias. Já o TOI-715 c é um pouco menor, com um raio de cerca de 1,1 vezes o da Terra. Ele leva cerca de 16 dias para dar a volta em sua estrela, o que ainda é muito mais curto do que um ano na Terra.

A descoberta de TOI-715 b e c aumentou a lista crescente de exoplanetas que poderiam ser habitáveis ou até mesmo habitados. A exploração de mais e mais desses mundos podem nos levar a responder em breve a uma das perguntas mais profundas da ciência: estamos sozinhos no universo?

Entenda a descoberta da NASA

O método de trânsito detectou os planetas, medindo as pequenas quedas no brilho da estrela quando um planeta passa na frente dela. O Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito (TESS, na sigla em inglês) da NASA coletou os dados, varrendo o céu em busca desses eventos.

A equipe confirmou a existência e as propriedades dos planetas usando observações de acompanhamento de telescópios que estão na Terra. A NASA explica que a descoberta é impressionante por alguns motivos. Primeiro, eles estão entre os exoplanetas mais próximos de nós, tornando-os mais fáceis de estudar em mais detalhes.

Segundo, ambos estão na zona habitável de sua estrela, o que é raro para planetas ao redor de anãs vermelhas.
A maioria dessas estrelas é muito ativa e emite flares poderosos, que poderiam arrancar as atmosferas dos planetas e torná-los inabitáveis.

No entanto, TOI-715 parece ser relativamente calma e estável, dando aos planetas uma melhor chance de reter suas atmosferas e água. Além disso, ambos são pequenos e rochosos, como a Terra, o que os torna mais propensos a ter uma geologia e química semelhantes.

Agora, a equipe espera usar o Telescópio Espacial James Webb para sondar as atmosferas. Espera-se que o telescópio seja capaz de detectar a presença de moléculas como água, dióxido de carbono, metano e oxigênio, que poderiam indicar o potencial para a vida.

A equipe planeja procurar mais planetas no sistema, pois outros mundos escondidos podem ser muito pequenos ou muito distantes para o método de trânsito detectar. Um artigo descrevendo detalhes da descoberta foi publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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As imagens chamaram atenção dos pesquisadores, já que a atmosfera está sendo continuamente “soprada” pela radiação da estrela. Isso está resultando em uma perda estimada de 200 mil toneladas de material por segundo. Veja a simulação, abaixo:

Em 2018, astrônomos já sugeriam a possibilidade do exoplaneta ter uma cauda de gás. Porém, observações mais recentes do Observatório Keck, no Havaí, revelaram que essa cauda atinge impressionantes 563 mil km de comprimento — cerca de sete vezes a largura do planeta.

Este gigante gasoso é conhecido por circundar em apenas 3,9 dias a sua estrela, localizada na direção da constelação de Aquário.

O estudo foi publicado esse mês no Astrophysical Journal. Dakotah Tyler, coautor do estudo da Universidade da Califórnia em Los Angeles, nos EUA, afirmou em um comunicado que o planeta está sendo “banhado por radiação”. Ele ainda brincou: “Se você estiver pensando em se aposentar, sugiro que não pense em se aposentar neste planeta”.

“Com cerca de 90 vezes a massa da Terra, o WASP-69b tem um reservatório de material tão grande que mesmo a perda desta enorme quantidade de massa não o afetará muito ao longo da sua vida. Não corre o risco de perder toda a sua atmosfera durante a vida da estrela� explicou Tyler.

Evolução dos planetas

As novas descobertas não apenas intrigam os astrônomos, mas também lançam luz sobre a evolução dos planetas em relação às suas estrelas-mãe.

Erik Petigura, coautor do estudo, destacou a raridade do WASP-69b. De acordo com ele, essa descoberta oferece uma “oportunidade única de estudar a perda de massa atmosférica em tempo real e compreender a física crítica que molda milhares de outros planetas”.

Além disso, essa descoberta pode proporcionar uma compreensão valiosa sobre os processos atmosféricos em exoplanetas, expandindo nosso conhecimento sobre a vastidão do universo.

Segundo os pesquisadores, estudar diretamente este tipo de perda de massa atmosférica é fundamental para compreender exatamente como os planetas da galáxia evoluem ao longo do tempo com as suas estrelas.

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Utilizando anos de observações combinadas com modelos computacionais, astrônomos identificaram evidências de ciclones massivos e atividades climáticas intensas na atmosfera do tal planeta.

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Embora WASP-121 b não seja habitável, essa descoberta marca um avanço crucial no estudo do clima de exoplanetas, fornecendo insights valiosos para futuras investigações em busca de mundos potencialmente habitáveis.

Quentin Changeat, da Agência Espacial Europeia, assina o artigo com as descobertas. Ele foi publicado na plataforma arXiv ainda no formato de pre-print (versão que ainda não foi revisada por cientistas independentes).

Dados do Hubble

Os cientistas analisaram observações do Hubble de WASP-121 b em 2016, 2018 e 2019, identificando mudanças dramáticas em sua atmosfera ao longo do tempo.

Os pesquisadores empregaram modelos computacionais para explicar as variações climáticas observadas, revelando a presença de frentes climáticas massivas, tempestades e ciclones que emergem e desaparecem. Diferenças extremas de temperatura entre o lado iluminado pela estrela e o lado escuro do planeta estão por trás dessas mudanças.

Estudo mostra a variação de temperatura do planeta. Imagem: arXiv/Reprodução

A atmosfera do WASP-121 b exibiu notáveis diferenças entre as observações, incluindo um deslocamento aparente da região mais quente e uma variação na composição química.

Esse fenômeno está relacionado à proximidade do planeta à sua estrela-mãe, resultando em temperaturas diurnas extraordinariamente altas.

Planeta quente e sem vida

WASP-121 b, com um período orbital de apenas 1,27 dias, está tão próximo de sua estrela que um lado permanece constantemente voltado para ela.

Suas temperaturas diurnas atingem impressionantes 1898 graus Celsius. A equipe usou observações detalhadas do Hubble de diferentes eventos astronômicos, como trânsitos e eclipses, para inferir a química, temperatura e nuvens da atmosfera do planeta em momentos distintos.

O estudo desses padrões climáticos em exoplanetas oferece insights valiosos para a compreensão da diversidade atmosférica em mundos distantes. Essas informações, claro, são vitais para a ideia de encontrar planetas com condições semelhantes às da Terra.

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Segundo a nova pesquisa, divulgada na última semana, os núcleos destes planetas estão afastando as suas atmosferas de dentro para fora. O evento foi nomeado de “perda de massa alimentada”.

A perda de massa de dentro para fora ocorre quando a radiação emitida pelo núcleo quente de um planeta empurra a atmosfera para longe do planeta ao longo do tempo. Aí, então, essa radiação empurra a atmosfera por baixo.

Lacuna de tamanho nos exoplanetas

Os exoplanetas, nome dado aos planetas de fora do nosso Sistema Solar, existem nos mais variados tamanhos e composições. Mas há anos os cientistas repararam que há uma “lacuna de tamanho�de planetas que têm entre 1,5 a 2 vezes o tamanho da Terra. Isso significa que existem menos planetas deste tamanho do que a média geral sugere.

A pesquisa propõe que essa lacuna não acontece por acaso, e que há algo acontecendo que impede os planetas de atingir ou permanecer neste tamanho intermediário.

Segundo o estudo, esta perda acontece quando o planeta não tem massa suficiente e, portanto, força gravitacional, para manter a sua atmosfera.

Assim, os planetas de duas vezes o tamanho da Terra, que não são massivos o suficiente, encolhem para aproximadamente o tamanho da Terra. Isso deixa uma lacuna entre os dois tamanhos de planetas. Em que momento da história dos exoplanetas isso começa a acontecer? Não se sabe ao certo.

Outras hipóteses

A outra explicação para a lacuna planetária é a fotoevaporação. Ela acontece quando a atmosfera de um planeta é essencialmente destruída pela radiação quente da sua estrela hospedeira.

Neste cenário, a radiação de alta energia da estrela age como um secador de cabelo sobre um cubo de gelo. Essa explicação, entretanto, não foi confirmada pela pesquisa.

A equipe de cientistas passou mais de cinco anos construindo o catálogo de candidatos a planetas necessário para o estudo. Mas a pesquisa está longe de estar completa, já que as descobertas provavelmente serão postas à prova por estudos futuros antes que alguém possa declarar o mistério desta lacuna planetária resolvido de uma vez por todas.

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As novas descobertas complementam estudos anteriores sobre o exoplaneta, realizados pelos telescópios Hubble e Kepler.

O exoplaneta K2-18 b

O K2-18 b orbita a estrela anã fria K2-18, a 120 anos-luz da Terra, na direção da constelação de Leão. Em geral, o exoplaneta tem nove vezes o tamanho da Terra e fica em uma região que a NASA chama de zona habitável.

Segundo o comunicado da agência, seu interior provavelmente contém um grande manto de gelo de alta pressão. Essa característica o faz semelhante a Netuno. No entanto, o K2-18 b tem uma atmosfera mais fina, rica em hidrogênio.

Indícios de vida fora da Terra

Agora, as novas descobertas do James Webb apontam que por lá há também dois tipos de moléculas com carbono: o metano e o dióxido de carbono. Junto com a escassez de amônia do exoplaneta, as informações apoiam a hipótese de que pode haver água sob uma atmosfera do K2-18 b.

Além disso, as observações iniciais pelo James Webb também forneceram outro dado importante. É possível que o telescópio tenha identificado uma molécula chamada sulfeto de dimetila (DMS). 

Na Terra, isso só é produzido por fitoplâncton em ambientes marinhos. Ou seja, a DMS é produzida quando há presença de vida. 

Por outro lado, a agência reconhece que a presença da molécula ainda não foi totalmente confirmada e requer uma investigação mais aprofundada.

Apesar de empolgados com as descobertas, os cientistas da NASA afirmam que elas não garantem a presença de vida no K2-18 b. O exoplaneta pode sim conter água em sua atmosfera, mas também é possível que o oceano seja demasiado quente para ser habitável.

Contudo, o estudo é importante pois demonstrou a capacidade do telescópio James Webb na busca por identificação da vida num exoplaneta habitável. Além disso, a esperança dos pesquisadores é que isso transforme a compreensão sobre a vida no Universo.

Agora, os cientistas pretendem conduzir pesquisas com o espectrógrafo MIRI (Mid-Infrared Instrument) do James Webb. Isso pode validar os achados recentes, além de fornecer novos insights sobre as condições ambientais em K2-18 b.

Além do comunicado oficial da NASA, os resultados da pesquisa estão disponíveis no The Astrophysical Journal Letters.

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O exoplaneta está a 90 anos-luz e seria um pouco maior e mais massivo que a Terra. Ele orbita uma pequena estrela anã vermelha na constelação Crater (ou “Taça�, chamada LP 791-18 (daí seu nome). Por lá, existem outros planetas conhecidos por nós: LP 791-18 b, cerca de 20% maior que a Terra, e LP 791-18 c, cerca de 2,5 vezes maior que a Terra e sete vezes mais massivo.

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O planeta C passa muito próximo ao planeta D recém-descoberto enquanto orbitam a estrela. Como ele é maior, vence o planeta D quando o assunto é atração gravitacional. A cada vez que os corpos se aproximam, C dá um puxão gravitacional em seu vizinho �por isso, a órbita de D é elíptica.

Segundo os pesquisadores do novo estudo, nessa trajetória elíptica, o LP 791-18 d é levemente deformado toda vez que gira em torno da estrela. Tais deformações poderiam causar atrito interno suficiente no planeta para aquecer seu interior e produzir atividade vulcânica em sua superfície. Io seria afetado por Júpiter e algumas de suas luas de maneira semelhante.

Outra característica do LP 791-18 d é que ele está sempre com a mesma face voltada para sua estrela, ou seja, gira em torno de si (rotação) no mesmo ritmo em que gira em torno da estrela (translação). Trata-se de um fenômeno chamado “travamento de maré� que também acontece com a Terra e a Lua �e é consequência natural das distorções gravitacionais que um corpo celeste induz sobre outro.

Se um planeta está “travado� em metade deste mundo é sempre dia; na outra metade, sempre noite. Os astrônomos acreditam que o lado diurno do LP 791-18 d é provavelmente muito quente para a existência de água líquida na superfície, mas ela poderia existir no lado noturno sob condições especiais.

“A quantidade de atividade vulcânica que suspeitamos ocorrer em todo o planeta pode sustentar uma atmosfera� disse Björn Benneke, coautor do estudo, em comunicado. Dependendo das características desta atmosfera, ela poderia reter o calor vindo da estrela (nosso conhecido efeito estufa) e promover a circulação deste calor entre os lados noturno e diurno do planeta �o que pode permitir que a água se condense no lado noturno.

 “Além de potencialmente fornecer uma atmosfera, esses processos [a atividade tectônica ou vulcânica] podem produzir materiais que, de outra forma, afundariam e ficariam presos na crosta do planeta, incluindo aqueles que consideramos importantes para a vida, como o carbono� disse a coautora Jessie Christiansen, pesquisadora da Nasa, em comunicado.

A equipe de pesquisa foi liderada por Merrin Peterson, pesquisador da Universidade de Montreal (Canadá). O estudo foi publicado na última quarta (17) na revista Nature.

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O vizinho tem três vezes a massa da Terra, mas menos de um terço do tamanho do nosso planeta. Leva menos de 36 horas terrestres para orbitar a estrela e é possível que ele esteja “preso�a ela, o que significa que apenas um lado fica sempre voltado para a anã vermelha. 

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Na observação, o James Webb identificou vapor de água na região do exoplaneta rochoso, o que não necessariamente quer dizer que seja produzido por ele. Segundo os cientistas, o vapor pode vir da anã-vermelha �mas ainda não há confirmação disso. 

Anãs vermelhas, como a do GJ 486 b, são mais frias que outros tipos de estrelas. Porém, elas emitem radiação ultravioleta intensa quando jovens, o que destruiria as atmosferas de planetas muito próximos, tornando-os lugares improváveis para a vida (como a conhecemos). 

Mesmo mais fria que o Sol, a estrela do exoplaneta pode concentrar vapor de água nas manchas solares. Se for o caso, é sinal de que pode existir ali uma “imitação�de atmosfera planetária. 

“O vapor de água em uma atmosfera em um planeta rochoso quente representaria um grande avanço para a ciência dos exoplanetasâ€? disse Kevin Stevenson, o pesquisador por trás das descobertas e pesquisador do Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, em comunicado. “Mas devemos ter cuidado e garantir que a estrela não seja a responsável [pelo vapor]”. 

Como o James Webb identificou o exoplaneta 

A equipe do James Webb usou o instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) para observar o GJ 486 b enquanto ele orbitava ao redor da estrela. 

O planeta está extremamente próximo da anã vermelha e tem temperatura de 430º C, o que dificulta a existência de água líquida. Mesmo assim, havia vestígios de vapor. 

Os astrônomos observaram o astro por dois trânsitos, cada um de apenas uma hora. Então, analisaram os dados coletados com três métodos que chegaram a um mesmo padrão: um espectro plano com um pico na luz infravermelha de ondas curtas. 

Segundo eles, a causa mais provável para esse pico é a existência de vapor de água. “Mas ainda não podemos dizer se essa água faz parte da atmosfera do planeta, o que significa que o planeta tem uma atmosfera, ou se estamos apenas vendo uma assinatura de água vinda da estrela”, explicou Sarah Moran, astrônoma da Universidade do Arizona. 

O que pode explicar o vapor da água 

Astrônomos já identificaram vapor de água em manchas do Sol — regiões mais escuras e frias de estrelas que se formam quando altas concentrações do campo magnético no seu interior sobem para a superfície. Essas regiões podem formar distúrbios nas estrelas, como erupções solares e ejeções de massa coronal. 

A equipe de cientistas ainda não tem certeza se é esse o caso. “Não observamos evidências do planeta cruzando nenhuma mancha estelar durante os trânsitos”, disse Ryan MacDonald, pesquisador da Universidade de Michigan. “Mas isso não significa que não haja manchas em outras partes da estrela”. 

Se existir, de fato, uma atmosfera em torno do GJ 486 b, a radiação da estrela anã deve erodi-la constantemente. Isso significa que ela deve ser restabelecida pelo vapor do interior do exoplaneta, ejetado pela atividade vulcânica. 

Agora, os astrônomos vão determinar se o vapor de água é mesmo de uma atmosfera, e se existe água por ali. Para isso, vão usar outro instrumento do James Webb: o MIRI (Mid-Infrared Instrument), que examinará o sistema ao se concentrar no lado “iluminado�do exoplaneta. 

Se o ponto mais quente do GJ 486 b não ficar do lado mais quente do planeta — o lado que sempre fica voltado para a estrela anã vermelha — isso pode indicar a presença de uma atmosfera espessa o suficiente para possibilitar a circulação de calor. Agora, se houver uma fina ou nenhuma atmosfera, é improvável que o vapor de água venha desse exoplaneta em questão. 

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O astro, que recebeu o nome de VHS 1256b, está a 40 anos-luz de distância e orbita duas estrelas em um período de 10 mil anos. Ele está tão longe de suas estrelas quanto Plutão está do Sol. Essa distância o torna um alvo ideal para o James Webb, uma vez que sua luz não se mistura com a das estrelas.

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Foi isso que facilitou a investigação sobre a atmosfera do planeta. Segundo os astrônomos, as nuvens estão constantemente subindo, se movendo e misturando. Isso faz com que o material mais quente fique para cima e o mais frio permaneça na camada próxima à superfície.

Acima da atmosfera, local onde as nuvens se agitam, as temperaturas podem chegar a 830º C. Essas nuvens têm grãos de poeira de silicato de diferentes tamanhos, que se agitam como se fossem minúsculas partículas na fumaça. 

“Os grãos maiores podem ser mais parecidos com partículas de areia muito quentes e muito pequenas� explicou Beth Biller, da Universidade de Edimburgo, no Reino Unido, que atuou na identificação do planeta junto à ESA (Agência Espacial Europeia). 

Segundo a NASA, essa é a massa planetária mais variável já vista. A equipe também detectou a existência de água, metano e monóxido de carbono, além de já haver algumas evidências de dióxido de carbono. “Este é o maior número de moléculas já identificadas de uma só vez em um planeta fora do nosso Sistema Solar� disse a equipe em comunicado. 

Mais sobre o VHS 1256b

Os cientistas também identificaram que o planeta tem baixa gravidade em comparação às maiores anãs marrons. Esses astros são objetos pequenos demais para entrar na classificação de “estrela� Isso porque não produzem energia suficiente para iniciar o processo de fusão nuclear �basicamente, o que a faria “brilhar�no espaço. 

Dessa forma, é a baixa gravidade do planeta que faz com que as nuvens de silicato “subam�na atmosfera e só assim fiquem visíveis para o James Webb. 

Outra razão para o céu do exoplaneta ser tão “turbulentoâ€?é a sua idade. O telescópio identificou que o nosso “vizinho” é bastante jovem, com apenas 150 milhões de anos desde sua formação. Em termos astronômicos, isso é pouco tendo em vista que ele deve continuar mudando e esfriando por bilhões de anos. 

“O que pode ser deste planeta daqui a bilhões de anos? Como está tão longe de suas estrelas, ficará mais frio com o tempo e seus céus podem passar de nublados para claros� estimou a NASA. A equipe vai continuar observando o VHS 1256b nos próximos meses, o que significa que poderemos ter mais informações sobre o planeta em breve. 

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Ele está relativamente próximo: só fica a 41 anos-luz de distância, na constelação de Octans. O novo exoplaneta foi apresentado em coletiva de imprensa da AAS (Sociedade Astronômica Americana, na sigla em inglês), na quarta-feira (11). 

Uma equipe de astrônomos liderada pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins, dos EUA, procurava o planeta há meses depois que dados do satélite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) sugeriram sua existência. 

Em comunicado, a ESA (Agência Espacial Europeia) disse que o exoplaneta tem 99% do diâmetro da Terra. “Não há dúvida de que o planeta está lá� disse o pesquisador Jacob Lustig-Yaeger. “O fato de ser um planeta pequeno e rochoso é impressionante para o observatório� 

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Atmosfera de dióxido de carbono

Entre todos os telescópios espaciais em operação, só o James Webb é capaz de identificar atmosferas de exoplanetas do tamanho da Terra. Ainda que seja possível ver que se trata de um planeta rochoso, ainda não há como precisar se o astro possui uma atmosfera. 

“O telescópio é tão sensível que pode detectar facilmente uma variedade de moléculas, mas ainda não podemos tirar conclusões definitivas sobre a atmosfera do planeta� explicou a astrônoma Erin May, da Universidade Johns Hopkins.

Ainda assim, os cientistas já têm certeza do que não existe por lá. “Existem algumas atmosferas do tipo terrestre que podemos descartar� afirmou Lustig-Yaeger. “Não há uma atmosfera espessa dominada por metano, como acontece na lua Titã, de Saturno� 

A hipótese, agora, é que a atmosfera do exoplaneta possa ser formada de dióxido de carbono puro. “Contra-intuitivamente, uma atmosfera com 100% de dióxido de carbono é muito mais compacta que se torna muito difícil de detectar� justificou o líder da pesquisa. 

Mais quente e órbita super curta 

Descobrir qual a formação ambiental do LHS é o novo desafio �e objetivo �dos pesquisadores para 2023. Mas algumas características do exoplaneta já ficaram bem evidentes. Por lá, a temperatura é centenas de graus mais alta que a da Terra e o céu forma muitas nuvens. 

Isso fez com que os astrônomos comparassem o exoplaneta recém-descoberto por James Webb com Vênus. O vizinho tem uma atmosfera de dióxido de carbono e nunca fica sem suas nuvens espessas. 

Outra característica de LHS 475 b é que completa sua órbita em apenas dois dias. Essa órbita acontece ao redor de uma estrela anã vermelha com menos da metade da temperatura do Sol. A diferença é que ele chega muito perto da estrela, diferente de qualquer outro planeta do Sistema Solar. 

Renderização do exoplaneta LHS 475 b (à frente) em perspectiva à estrela anã vermelha que baseia sua órbita. Imagem: NASA/ESA/CSA/ L. Hustak/Reprodução

As descobertas abrem a possibilidade de identificar planetas do tamanho da Terra orbitando estrelas anãs vermelhas menores. 

“Estes primeiros resultados observacionais de um planeta rochoso do tamanho da Terra abrem as portas para muitas possibilidades futuras para estudar atmosferas de planetas rochosos com Webb� disse Mark Clampin, diretor da Divisão de Astrofísica na sede da NASA em Washington.

“Webb está nos aproximando cada vez mais de uma nova compreensão de mundos semelhantes à Terra fora do Sistema Solar, e a missão está apenas começando� pontuou. 

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O WASP-39 b pode ser encontrado na constelação de Virgem, orbitando uma estrela parecida com o Sol. Sua massa é similar a de Júpiter, embora seja menos denso e cerca de 50% maior. 

Compostos como vapor de água, sódio e potássio já haviam sido revelados fora do Sistema Solar por telescópios como o Hubble e o Spitzer. O CO2 é uma novidade para estes mundos externos, e seu encontro pode ajudar cientistas a estudar detalhes sobre a formação de outros planetas.

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“O dióxido de carbono é na verdade uma vara de medição muito sensível �a melhor que temos �para elementos pesados ​​em atmosferas de planetas gigantes, então o fato de podermos vê-lo tão claramente é realmente ótimo� disse Jonathan Fortney, professor de astronomia e astrofísica na Universidade da Califórnia em Santa Cruz e coautor do estudo, em comunicado. 

Basicamente, o composto serve como uma régua para determinar o quanto de material gasoso e sólido foi usado para formar o planeta. Em breve, o James Webb será capaz de fazer tal observação em atmosferas finas de planetas menores, algo que não era possível com a tecnologia do Hubble e outros telescópios.

Dados obtidos através do instrumento NIRSpec do James Webb. Imagem: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI), Joseph Olmsted (STScI)/Reprodução

O JWST utiliza o instrumento NIRSpec (sigla para “espectrógrafo de infravermelho próximo� em português) para fazer essas observações. Para entender como o equipamento funciona, é preciso saber que cada gás absorve certo comprimento de onda.

Então, quando o planeta passa em frente a sua estrela �visto da Terra � os astrônomos conseguem analisam o comportamento dos raios de luz naquela atmosfera e determinar quais compostos existem ali. Aos poucos, o James Webb vai encaixando as peças do quebra-cabeça que é o Universo.

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Ambos são classificados como “super-Terras�devido ao tamanho e composição rochosa. Ao mesmo tempo, eles são bastante diferentes do nosso planeta. 

O 55 Cancri e está consideravelmente perto de sua estrela, levando menos de 18 horas para realizar uma órbita completa. As temperaturas por lá são tão altas que seu lado diurno parece ser coberto por um oceano de lava.

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Os cientistas imaginavam que sua temperatura no lado iluminado pela estrela fosse constante, com a parte diretamente apontada para o astro sendo mais quente. Mas não é isso que acontece. 

Há algumas hipóteses: a primeira é que a atmosfera dinâmica do exoplaneta desloca seu calor, e por isso a quantidade total de calor detectada do lado diurno acaba variando. Outra sugestão é que o planeta gira três vezes para cada duas órbitas, como Mercúrio. 

Nesse cenário, a superfície aqueceria, derreteria e até vaporizaria durante o dia, formando uma atmosfera muito fina. À noite, o vapor iria esfriar e condensar, formando gotículas de lava que choveriam de volta à superfície. Conforme a noite voltasse a cair, elas se tornariam sólidas novamente.

Os cientistas esperam comprovar suas teorias a partir do uso de espectrógrafos do James Webb –aparelho que fotografa o padrão de cores formado pela luz ao atravessar um prisma, conhecido como espectro. No caso do 55 Cancri e, os cientistas devem capturar o espectro de emissão térmica do lado diurno do planeta. 

E onde entra o LHS 3844 nessa história? Esse outro exoplaneta está ainda mais próximo de sua estrela, completando sua órbita em apenas 11 horas. Porém, seu astro-rei é relativamente pequeno e frio, tendo uma superfície rochosa sólida.

Por lá, os cientistas devem utilizar o James Webb para detectar o tipo de rocha que forma o planeta. Isso porque estes materiais possuem espectros diferentes –o granito, por exemplo, é mais claro que o basalto. 

De toda forma, teremos em breve informações sobre planetas rochosos como a Terra, o que poderá ajudar os cientistas a entender detalhes dos primórdios do nosso próprio planeta.

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O GJ 367b é um planeta menor e com massa inferior à da Terra. Ele orbita uma estrela anã vermelha, e leva apenas oito horas terrestres para completar cada volta ao redor do astro. Ou seja, no tal planetinha, um ano dura apenas 8 horas.

A partir da análise da massa e diâmetro do planeta, os cientistas puderam calcular sua densidade, concluindo que o corpo era formado, principalmente, por ferro. 

Além disso, as temperaturas por lá são extremamente altas, girando em torno dos 1.500 ºC. Assim, é bem provável que o planeta esteja completamente coberto por lava. Ele está tão próximo de sua estrela que, se fosse possível andar por sua superfície e olhar direto para o céu, veríamos a anã vermelha 30 vezes maior do que vemos o Sol a partir da Terra.

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Mais de cinco mil exoplanetas já foram detectados no universo, mas pouco mais de uma dúzia deles têm período de translação inferior a um dia terrestre. Os cientistas acreditam que o GJ 367b não se formou no ambiente em que está agora, pois parece um local quente demais para que um material sólido se aglomere.

Ao mesmo tempo, suas características são muito semelhantes às do planeta Mercúrio, também formado quase que inteiramente por ferro, o que pode ajudar os cientistas a compreender a formação de corpos como eles. Há uma teoria que, no começo de sua vida, Mercúrio sofreu uma colisão intensa, que acabou tirando toda a sua camada externa. Dessa forma, teria restado apenas seu núcleo de ferro. 

Essa história fica menos provável com a descoberta de planetas como o CJ 367b. Os cientistas esperam obter mais informações sobre ele com o lançamento do Telescópio Espacial James Webb, agendado para decolar em 22 de dezembro.

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