Astrônomos liderados pela Northwestern University descobriram uma característica incomum em torno do famoso “Planeta Rosa”: um céu cheio de nuvens de sal.
Por mais de uma década, o mundo antigo conhecido por sua nebulosa rosa permaneceu um dos eternos mistérios da astronomia. Uma das luas mais frias do planeta já observadas diretamente, é tão fraca que os cientistas tiveram dificuldade em analisar a sua luz vinda da Terra. Agora, as observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelaram uma atmosfera repleta de química exótica e nuvens diferente de tudo visto antes.
As descobertas estão entre as primeiras evidências diretas de que nuvens de sal podem existir na atmosfera de um objeto planetário frio, confirmando uma previsão que os cientistas fizeram pela primeira vez há mais de 15 anos. Os resultados também destacam a capacidade do JWST de estudar mundos extremamente frios e tênues, além do alcance dos observatórios terrestres.
O estudo foi publicado em 18 de junho em Jornal astronômico.
“O Planeta Rosa é a lua mais fria já detectada por instrumentos terrestres”, disse Aneesh Baburaj, da Northwestern, que liderou o estudo. “Muitas equipes em todo o mundo fizeram observações de acompanhamento para estudar sua luz, mas ela era muito fraca para instrumentos terrestres. Isso o tornou um alvo ideal para o JWST. Quando finalmente obtivemos seu espectro, ele imediatamente pareceu interessante. Mas assim que começamos a nos aprofundar nos dados, percebemos que era diferente de tudo que havíamos analisado antes.”
Baburai, pesquisador de exoplanetas, é pós-doutorado no Centro Noroeste de Estudos Interdisciplinares e Pesquisa em Astrofísica (CIERA). O projeto também envolveu cientistas do Space Telescope Science Institute (STScI), incluindo Marshall Perrin, que desenvolveu o programa para observar o objeto. Perrin faz parte da equipe de cientistas do JWST que ajudou a desenvolver o observatório e apoiar suas operações.
Um mundo frio com uma identidade incerta
Descoberto pela primeira vez em 2013, o Planeta Rosa, oficialmente conhecido como GJ 504 b, orbita uma estrela semelhante ao Sol a cerca de 57 anos-luz da Terra. Apesar do apelido, os pesquisadores não têm certeza se é realmente um planeta.
Com uma massa cerca de 25 vezes a de Júpiter, GJ 504 b fica perto da fronteira entre os planetas gigantes e as anãs marrons. Devido a esta ambiguidade, os astrónomos classificam-no como um “satélite de massa planetária”, um objecto com a massa de um planeta orbitando uma estrela.
Sua baixa temperatura aumentou sua intriga. A temperatura da maioria dos exoplanetas obtidos diretamente varia de 1.000 a 2.000 graus Fahrenheit. Em comparação, a temperatura do GJ 504 b é de apenas cerca de 550 graus Fahrenheit (290 graus Celsius), o que é semelhante à temperatura de um forno para assar pão.
Segundo Baburai, a idade do objeto ajuda a explicar sua relativa frieza. Os planetas gigantes começam a vida muito quentes e arrefecem gradualmente ao longo de milhares de milhões de anos. O novo estudo estima que GJ 504 b tenha entre 2,5 e 4 mil milhões de anos.
James Webb revela o espectro do planeta
Para estudar o objeto, Baburaj e seus colegas usaram o JWST para coletar sua luz fraca. Eles então aplicaram técnicas avançadas de processamento para remover o brilho da estrela hospedeira, muito mais brilhante.
Essa abordagem permitiu à equipe obter um espectro do satélite, que separa a luz em suas cores componentes. Como diferentes elementos e moléculas deixam assinaturas únicas no espectro, os cientistas podem usar esta informação para determinar a composição da atmosfera.
“No passado, outros astrónomos observaram o satélite durante toda a noite com alguns dos maiores telescópios do mundo para obter o espectro”, disse Baburai. “E eles não conseguiram ver o objeto. Com o JWST, toda a nossa observação durou cerca de duas horas e conseguimos.”
Nuvens de sal resolvem um mistério de longa data
As observações revelaram uma atmosfera contendo vapor de água, metano, dióxido de carbono, amônia e outras moléculas.
Quando os pesquisadores tentaram recriar a atmosfera usando modelos de computador, encontraram um problema. As observações só puderam ser comparadas com condições atmosféricas que não pareciam fisicamente realistas.
A solução veio quando a equipe adicionou nuvens aos modelos. Assim que as nuvens foram ativadas, as estranhas inconsistências desapareceram. Os resultados mostram que as nuvens de sal obscurecem as camadas profundas da atmosfera e afetam a luz que eventualmente atinge o JWST.
“Fizemos simulações com nuvens e os resultados foram consistentes com o que sabemos sobre planetas frios”, disse Baburai. “Tentamos três tipos diferentes de nuvens, e as nuvens de sal se adequaram melhor. Quando levamos em conta as nuvens de sal, elas silenciaram a assinatura de moléculas escondidas nas profundezas da atmosfera do satélite. Então os resultados tornaram-se fisicamente possíveis.”
O espectro também mostra que GJ 504 b pode conter quantidades invulgarmente grandes de elementos pesados, que os astrónomos chamam frequentemente de metais. Mesmo assim, permanecem dúvidas sobre como o objeto se formou. As evidências atuais sugerem que poderia ter surgido de processos de formação de planetas ou de pequenos processos de formação de estrelas.
Uma nova maneira de explorar mundos alienígenas frios
Baburai acredita que os métodos desenvolvidos para este estudo podem ajudar os cientistas a investigar outros objetos planetários frios e fracos.
Júpiter, por exemplo, contém nuvens de gelo de amônia. Embora os instrumentos atuais ainda não possam estudar diretamente estas camadas de nuvens com o mesmo detalhe, a descoberta de nuvens de sal em torno de GJ 504 b sugere que os astrónomos estão a aproximar-se desse objetivo.
“Esta é a primeira vez que descobrimos que as nuvens de sal são críticas para explicar o espectro de um objeto”, disse Baburai. “É um bom lembrete de que precisamos levar em conta as nuvens em nossos modelos”.
O estudo, JWST-TST Alto contraste: primeira espectroscopia direta de GJ 504 b revela nuvens e possível enriquecimento de metal, foi apoiado pela NASA (prêmio número 80NSSC20K0586).
