Uma equipa internacional de investigadores, incluindo astrónomos da Universidade de Genebra (UNIGE) e do Centro Nacional de Competência para Investigação PlanetS, descobriu enormes nuvens de hélio provenientes do exoplaneta WASP-107b. A equipe coletou essas observações usando o Telescópio Espacial James Webb e as analisou usando ferramentas de modelagem desenvolvidas na UNIGE. Os seus resultados, publicados na revista Nature Astronomy, fornecem informações importantes sobre a fuga atmosférica, um processo que desempenha um papel central na evolução dos planetas e no desenvolvimento das suas assinaturas observáveis.
As atmosferas planetárias nem sempre permanecem intactas. Até a Terra perde constantemente pequenas quantidades de material para o espaço, ejetando pouco mais de 3 kg de gás por segundo (principalmente hidrogénio). Esta perda constante, conhecida como “fluxo atmosférico”, é especialmente verdadeira para planetas que orbitam muito perto das suas estrelas. O calor intenso que experimentam pode causar saídas repentinas de gases, tornando este fenómeno um factor chave na transformação a longo prazo de tais mundos.
A primeira detecção de hélio por Webb em um exoplaneta
Usando o Telescópio Espacial James Webb, pesquisadores da UNIGE e das universidades de McGill, Chicago e Montreal observaram os extensos fluxos de hélio saindo de WASP-107b. O planeta está a mais de 210 anos-luz de distância do nosso sistema solar. Esta é a primeira vez que o JWST detecta este elemento num exoplaneta, permitindo aos cientistas estudar os gases que escapam com muito mais detalhe do que antes.
Um mundo superpoof profundamente inflado
WASP-107b, descoberto em 2017, orbita a sua estrela a uma distância muito menor do que a órbita de Mercúrio em torno do Sol. Embora semelhante em tamanho a Júpiter, contém apenas cerca de um décimo da massa de Júpiter. Esta densidade extremamente baixa coloca-o na categoria de planetas “superfofos”, que são conhecidos pelo seu grande tamanho e composição invulgarmente leve.
O vazamento de hélio vem das extensas camadas superiores da atmosfera do planeta, conhecidas como “exosfera”. Esta nuvem é tão grande que começa a diminuir a luz da estrela antes mesmo de o próprio planeta passar na frente dela. “Os nossos modelos de fluxo confirmam a presença de fluxos de hélio tanto à frente como atrás do planeta, estendendo-se na direção do seu movimento orbital por quase dez vezes o raio do planeta,” afirma Jan Carteret, estudante de doutoramento no Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências Naturais da Universidade de Genebra e coautor do estudo.
Assinaturas químicas revelam o passado do planeta
Junto com o hélio, os pesquisadores identificaram água e vários compostos químicos (incluindo monóxido de carbono, dióxido de carbono e amônia) na atmosfera do WASP-107b. Eles também não encontraram metano detectável, embora o JWST seja capaz de identificá-lo. Estes resultados ajudam os cientistas a reconstruir a história inicial do planeta. Os dados sugerem que o WASP-107b se formou originalmente longe de sua localização atual antes de migrar para o interior. Esta mudança para dentro poderia explicar tanto a atmosfera inchada como as perdas significativas de gás observadas hoje.
As descobertas fornecem uma pista chave para compreender como os mundos distantes mudam ao longo do tempo. “A observação e modelação da fuga da atmosfera é uma das principais áreas de investigação do Departamento de Astronomia da UNIGE, porque se acredita ser responsável por algumas das características observadas na população de exoplanetas,” explica Vincent Bourrier, professor sénior e investigador do Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da UNIGE, e co-autor do estudo.
“Na Terra, o fluxo da atmosfera é demasiado fraco para afetar dramaticamente o nosso planeta. Mas seria a razão para a falta de água no nosso vizinho próximo, Vénus. Portanto, é muito importante compreender completamente os mecanismos que funcionam neste fenómeno, que pode destruir a atmosfera de alguns exoplanetas rochosos”, conclui.
