O Telescópio Espacial James Webb (NASA/ESA/CSA) captou imagens diretas de quatro exoplanetas gigantes gasosos e, pela primeira vez, detetou dióxido de carbono (CO2) em exoplanetas.
A descoberta fornece novas pistas para a astrofísica sobre a formação dos planeta e demonstra a capacidade do telescópio para analisar a composição química da atmosfera de mundos distantes.
Um laboratório natural para estudar a formação planetária
O sistema planetário HR 8799, situado a 130 anos-luz de distância, é um alvo valioso para os astrónomos que investigam a formação de planetas. Trata-se de um sistema jovem, com cerca de 30 milhões de anos – uma fração dos 4,6 mil milhões de anos do nosso Sistema Solar.
Os planetas de HR 8799 ainda emitem grandes quantidades de luz infravermelha devido ao calor residual da sua formação tumultuosa. Esta característica permite aos astrónomos obterem informações valiosas sobre os processos que originam planetas gigantes.
Dióxido de carbono e pistas sobre a formação dos planetas
As observações do Webb indicam que os planetas de HR 8799 são ricos em dióxido de carbono. Esta descoberta reforça a hipótese de que os quatro gigantes gasosos deste sistema se formaram de forma semelhante a Júpiter e Saturno, ou seja, construindo lentamente núcleos sólidos que atraem gás a partir do interior de um disco protoplanetário.
“Ao detetar estas fortes provas de dióxido de carbono, mostrámos que existe uma fração considerável de elementos mais pesados, como carbono, oxigénio e ferro, nas atmosferas destes planetas. Tendo em conta o que sabemos sobre a estrela que orbitam, isto provavelmente indica que se formaram através da acreção do núcleo, o que é uma conclusão emocionante para os planetas que conseguimos ver diretamente", disse o principal autor do estudo, William Balmer, da Universidade Johns Hopkins, em Baltimore, no comunicado de imprensa da ESA.
Comparação com outros sistemas exoplanetários
O estudo, publicado no The Astrophysical Journal, inclui também observações de outro sistema, 51 Eridani, localizado a 97 anos-luz de distância.
Os astrónomos procuram compreender a formação dos planetas gigantes que pode ocorrer de duas formas:
- Crescimento lento de núcleos sólidos com elementos mais pesados que atraem gás, como aconteceu com Júpiter e Saturno;
- Formação rápida a partir da aglutinação de gás num disco protoplanetário, criando planetas com composição semelhante à da estrela hospedeira.
Saber qual destes mecanismos é dominante ajudará os cientistas a interpretar melhor os exoplanetas já descobertos.
“A nossa esperança com este tipo de investigação é compreender o nosso próprio sistema solar, a vida e a nós próprios em comparação com outros sistemas exoplanetários, para que possamos contextualizar a nossa existência. Queremos tirar fotografias de outros sistemas solares e ver como são semelhantes ou diferentes quando comparados com o nosso. A partir daí, podemos tentar ter uma ideia de quão estranho é realmente o nosso sistema solar – ou quão normal", disse Balmer.
A importância da observação direta
Dos quase 6.000 exoplanetas confirmados, poucos foram fotografados diretamente, uma vez que até os planetas gigantes são milhares de vezes mais ténues do que as suas estrelas.
As imagens de HR 8799 e 51 Eridani foram possíveis graças ao coronógrafo NIRCam (Near-Infrared Camera)do Webb que bloqueia a luz de estrelas brilhantes para revelar mundos que, de outra forma, estariam escondidos.
A tecnologia do Webb permitiu à equipa analisar a luz infravermelha emitida pelos planetas, identificando elementos químicos nas suas atmosferas.
Os dados mostram que os quatro planetas de HR 8799 contêm mais elementos pesados do que se pensava.
“As capacidades únicas de Webb permitem-nos explorar pela primeira vez a grande diversidade destes planetas fotografados diretamente. Estas novas observações reiteram o quão valioso é o sistema multiplanetário HR 8799 como um trampolim para compreender a formação de sistemas exoplanetários e do nosso próprio Sistema Solar", disse Emily Rickman, da Agência Espacial Europeia , coautora do estudo.
O próximo passo: distinguir planetas de anãs castanhas
A equipa prepara agora observações mais detalhadas para determinar se alguns dos objetos observados são realmente planetas gigantes ou se podem ser anãs castanhas – corpos que se formam como estrelas, mas não atingem massa suficiente para iniciar a fusão nuclear.
“Sabíamos que Webb podia medir as cores dos planetas exteriores em sistemas de imagens diretas. Há 10 anos que esperamos confirmar que as nossas operações afinadas do telescópio também nos permitiriam aceder aos planetas interiores. Agora os resultados chegaram e podemos fazer ciência interessante com eles", disse Rémi Soummer, diretor do Laboratório de Ótica Russell B. Makidon do STScI e antigo líder das operações coronográficas de Webb.