Vastas nuvens de fuligem formadas nas panelas de pressão dos misteriosos exoplanetas mini-Netuno podem conter a verdade sobre a origem desses mundos.
“É como se você tivesse um motor diesel natural na atmosfera profunda de um planeta”, disse o principal autor da pesquisa, Jihyun Yang, da Universidade de Chicago. Relatório.
Yang recebeu seu Ph.D. Na engenharia química, o estudo dos escapamentos dos motores de combustão antes de passar para o estudo da química extraterrestre Atmosferas. Os gases de escape dos motores diesel são preenchidos com fumaça preta composta por partículas em forma de favo de mel chamadas PAHs – hidrocarbonetos aromáticos policíclicos. Os PAHs são um dos compostos à base de carbono mais comuns no universo e são frequentemente produzidos sempre que queimamos algo. (Aquele carvão preto na sua torrada queimada? Também é feito de PAHs.)
Em termos de química, algumas atmosferas de exoplanetas são bastante intrigantes. Pegue o MiniOs Netunos – mundos que variam em tamanho entre Terra E Netuno orbita perto deles Estrela. Embora sejam o tipo mais comum de exoplaneta já descoberto, o debate continua acirrado sobre a natureza destes mundos de tamanho intermédio. Serão versões em miniatura de gigantes gasosos ricos em hidrogénio? Quinta-feira? São versões realmente menores de Netuno? UranoEstá cheio de voláteis, como a água? Ou eles podem ser viáveis Mundos heissianosExiste um oceano global com uma densa atmosfera de hidrogênio?
Ninguém sabe ao certo e suas características variam o suficiente para caber nos três. No entanto, o que se concorda é que os mini-Neptunos não se formaram tão perto da sua estrela como se vê agora; Em vez disso, evoluíram distantes antes de migrarem. Se pudermos responder há quanto tempo eles se formaram, isso nos dirá que tipo de mundo eles poderiam ser.
Infelizmente, investigar a química das atmosferas destes mundos não ajuda muito porque estas atmosferas parecem opacas, obscurecendo a verdadeira composição dos planetas. O consenso científico é que esta opacidade é causada por bancos de nuvens fracas que obscurecem a atmosfera, mas que tipos de partículas de aerossol existem nas nuvens?
Quando Yang olhou para o espectro inexpressivo, o O Telescópio Espacial James Webb (JWST) estava produzindo sempre que olhava para um mini-Netuno, notava uma curva distinta nos dados, semelhante à curva vista no espectro da fuligem de um motor de combustão.
Os PAHs podem se formar quando o carbono, o hidrogênio e o oxigênio reagem em altas temperaturas, semelhantes às condições profundas da atmosfera de alguns mini-Netunos. Yang suspeita que as mesmas reações que ocorrem em um motor de combustão podem ocorrer naturalmente dentro de alguns mini-Netunos, produzindo PAHS. O que vemos como uma atmosfera opaca são, na verdade, nuvens de fuligem fracas que abrangem todo o planeta.
Embora o processo possa explicar por que o JWST está vendo espectros sem características, também pode ajudar a resolver um mistério muito mais profundo: para onde os mini-Netunos se formaram e migraram?
Os planetas formam-se em discos de gás e poeira e as suas propriedades variam com a distância da sua estrela central. Pegue o nosso sistema solar Por exemplo. Materiais de metal pesado e silicato foram encontrados perto do disco o solGases mais leves e voláteis congelados, como gelo de água e gelo de dióxido de carbono, foram encontrados do lado de fora e refletidos nas rochas, em Júpiter e nos planetas internos. Sentado Gases leves como hidrogênio e hélio e Urano e Netuno são formados a partir de voláteis congelados.
Determinar a proporção entre carbono e oxigênio nos trajes de mini-Netuno pode servir como uma medida de quão longe da estrela eles se formaram e, portanto, quais poderiam ser suas propriedades gerais. Podemos finalmente distinguir vários tipos possíveis de mini-Netunos. Apesar de ser uma das espécies mais comuns do planeta, também pode fornecer pistas sobre o porquê GaláxiaNão existem mini-Netunos em nosso sistema solar.
Se as descobertas de Yang, conduzidas com os seus colegas de Chicago, Eliza Kempton e Arjun Cheval, forem precisas, mostram como uma abordagem interdisciplinar pode fornecer novas respostas.
“Até onde eu sei, esta é a primeira vez que alguém usa a engenharia química no campo da exploração de exoplanetas”, disse Yang. “Acho que é um ótimo estudo de caso que mostra por que ter pessoas de diferentes origens pode ajudar a desvendar esses mistérios”.
As descobertas foram publicadas em 18 de maio Cartas de diários astrofísicos.
