WASP-39b, um gigante gasoso a cerca de 700 anos-luz de distância, está se tornando um verdadeiro tesouro exoplanetário.

No início deste ano, WASP-39b foi o tema do primeira detecção Dióxido de carbono na Atmosfera de um planeta fora do sistema solar.

Agora, uma análise completa dos dados do Telescópio Espacial James Webb (JWST) nos deu uma mina de ouro absoluta de informações: a visão mais detalhada da atmosfera de um Exoplaneta.

Os resultados incluem informações sobre as nuvens de WASP-39b, a primeira evidência direta de fotoquímica na atmosfera de um exoplaneta e um inventário quase completo da composição química da atmosfera que revela pistas tentadoras sobre a história da formação do exoplaneta.

Essas descobertas épicas foram publicadas em cinco artigos Naturezae abrir caminho para a eventual descoberta de assinaturas químicas de vida fora do sistema solar.

“Essas primeiras observações anunciam uma ciência mais incrível que virá com o JWST”, diz a astrofísica Laura KreidbergDiretor do Instituto Max Planck de Astronomia na Alemanha.

“Colocamos o telescópio à prova para testar seu desempenho e ele foi quase perfeito – ainda melhor do que esperávamos.”

Desde que os primeiros exoplanetas foram descobertos no início dos anos 90, tentamos aprender mais sobre esses mundos que orbitam estrelas alienígenas.

Mas os desafios eram grandes. Os exoplanetas podem ser extremamente pequenos e extremamente distantes. A maioria deles nunca vimos: só sabemos de sua existência pelo efeito que exercem sobre suas estrelas hospedeiras.

Um desses efeitos ocorre quando o exoplaneta passa entre nós e a estrela, um evento chamado de trânsito. Isso escurece ligeiramente a Luz Das Estrelas; Eventos periódicos de dimmer indicam a presença de um corpo em rotação. Podemos até dizer o tamanho desse corpo em órbita com base no escurecimento e nos efeitos gravitacionais da estrela.

E há algo mais que podemos dizer com base nos dados de trânsito. À medida que a luz das estrelas passa pela atmosfera do exoplaneta que passa, ela muda. Alguns comprimentos de onda no espectro são escurecidos ou iluminados à medida que as moléculas na atmosfera absorvem e reemitem a luz.

O sinal é fraco, mas com um telescópio suficientemente poderoso e uma pilha de trânsitos, as alterações de absorção e emissão no espectro podem ser decifradas para determinar o conteúdo da atmosfera de um exoplaneta.

O JWST é o telescópio espacial mais poderoso já lançado. Usando três de seus quatro instrumentos, obteve espectros infravermelhos detalhados da estrela WASP-39. Os cientistas então começaram a trabalhar analisando os códigos coloridos.

Primeiramente, foi realizada uma contagem das moléculas presentes na atmosfera do WASP-39b. Além do acima dióxido de carbono, os pesquisadores descobriram vapor de água, sódio e monóxido de carbono. Nenhum metano foi detectado, sugerindo que a metalicidade do WASP-39b é maior que a da Terra.

A abundância desses elementos também é instrutiva. Em particular, a proporção de carbono para oxigênio sugere que o exoplaneta se formou muito mais longe de sua estrela hospedeira do que sua atual posição próxima, ocupando uma órbita de quatro dias. E os dados de modelagem e observação sugerem que os céus do exoplaneta são preenchidos com nuvens quebradas – não de água, mas de silicatos e sulfitos.

Finalmente, as observações revelaram a presença de um composto chamado dióxido de enxofre. Aqui no sistema solar, em mundos rochosos como Vênus e lua de Júpiter sim, O dióxido de enxofre é o resultado da atividade vulcânica. Mas nos mundos gasosos, o dióxido de enxofre tem uma história de origem diferente: é formado quando o sulfeto de hidrogênio é decomposto em seus componentes pela luz e o enxofre resultante é oxidado.

As reações químicas induzidas por fótons são conhecidas como fotoquímicae afetam a habitabilidade, a estabilidade de uma atmosfera e a formação de aerossóis.

WASP-39b, para ser claro, provavelmente não é habitável para a vida como a conhecemos por uma série de razões, incluindo, entre outras, sua temperatura escaldante e composição gasosa, mas a evidência de fotoquímica é uma delas, que tem implicações para estudos atmosféricos de outros mundos e entender a evolução do próprio WASP-39b.

Os cientistas planetários têm se preparado para as percepções sobre as atmosferas que o JWST deve fornecer há anos. Com a primeira análise detalhada da atmosfera do exoplaneta, o telescópio espacial parece estar cumprindo sua promessa.

Além disso, as equipes envolvidas nesta pesquisa estão preparando documentação para que outros cientistas possam aplicar suas técnicas em futuras observações de exoplanetas JWST.

Podemos não ser capazes de detectar as assinaturas de vida em uma atmosfera de exoplaneta com o JWST – um telescópio ainda mais poderoso pode ser necessário para fornecer esse nível de detalhes finos – mas com a análise do WASP-39b, essa descoberta parece cada vez mais tentadoramente próxima. .

“Dados como este”, diz a astrônoma Natalie Batalha da University of California Santa Cruz, “são uma virada de jogo”.

A pesquisa é publicada Natureza e pode ser consultado em preprints aqui, aqui, aqui, aquie aqui.