O Telescópio Espacial James Webb da NASA fez as primeiras medições diretas da composição química e do estado físico de um possível disco de formação lunar em torno de um exoplaneta massivo. O disco rico em carbono rodeia o planeta, conhecido como CT Cha b, localizado a cerca de 625 anos-luz da Terra. Mesmo que nenhuma lua seja detectada nos dados da web, o ambiente pode servir como local de nascimento para futuras luas, fornecendo informações valiosas sobre como tais satélites naturais surgiram.
Esses resultados são demonstrados no estudo descrito Cartas de diários astrofísicos.
Um jovem sistema estelar em seus estágios iniciais
A estrela CT Cha b orbita tem apenas 2 milhões de anos e ainda está coletando material de seu entorno. No entanto, as observações de Webb mostram que o pequeno disco que rodeia o planeta está separado do grande disco que alimenta a estrela. O planeta e a sua estrela estão separados por uma enorme distância de 75 mil milhões de quilómetros, revelando que são sistemas distintamente activos.
Compreender como os planetas e as luas se formam é essencial para explicar como os sistemas planetários evoluem em toda a galáxia. As luas provavelmente superam os planetas, e algumas podem até suportar condições adequadas para a vida. Graças ao poder da Web, os astrónomos estão agora a começar a observar diretamente estes primeiros momentos do desenvolvimento planetário e lunar.
Rastreando a origem do sistema planetário
Os pesquisadores dizem que a descoberta é um avanço na compreensão de como os planetas e as luas se formam e crescem. As observações detalhadas de Webb permitem aos cientistas comparar este jovem sistema com a história inicial do nosso próprio sistema solar, que tomou forma há mais de 4 mil milhões de anos.
“Vemos evidências de um disco em torno da companheira e podemos estudar a química pela primeira vez. Não estamos apenas a testemunhar a formação da Lua – estamos a testemunhar a formação deste planeta,” disse o co-autor principal Sierra Grant, do Carnegie Institution for Science, em Washington.
“Estamos analisando que material cresce para formar planetas e luas”, acrescentou o autor principal Gabriele Cugno, da Universidade de Zurique e membro do Centro Nacional de Competência para Pesquisa PlanetS.
Expondo planetas distantes à luz
Para estudar CT Cha b, Webb usou seu MIRI (instrumento de infravermelho médio) e um espectrógrafo de resolução média. As análises iniciais dos dados arquivados da web indicaram moléculas dentro do disco alterado, solicitando uma investigação mais detalhada. Como o brilho fraco do planeta se perde facilmente no brilho da sua estrela hospedeira, os investigadores usaram técnicas de imagem de alto contraste para separar a luz do planeta da luz da estrela.
“Vimos moléculas nas posições dos planetas e por isso sabíamos que havia coisas para investigar e precisávamos passar um ano a tentar obter os dados. Foi realmente necessária muita persistência,” disse Grant.
A equipe finalmente identificou sete moléculas contendo carbono no disco, incluindo acetileno (C2H2) e benzeno (C6H6) Esta forte assinatura de carbono contrasta fortemente com a química do próprio disco da estrela, onde a água está presente, mas o carbono está ausente. As diferenças químicas entre os dois discos revelam a rapidez com que estes ambientes podem evoluir – na ordem de apenas 2 milhões de anos.
Um vislumbre da formação da lua
Os cientistas há muito que teorizam que as quatro maiores luas de Júpiter – Io, Europa, Ganimedes e Calisto – surgiram de um disco semelhante em torno do jovem planeta há milhares de milhões de anos. O alinhamento das suas órbitas apoia esta ideia. As duas luas exteriores, Ganimedes e Calisto, são compostas por cerca de 50% de água gelada, mas provavelmente têm núcleos rochosos ricos em elementos como carbono ou silício.
“Queremos aprender mais sobre como o nosso sistema solar formou a Lua. Isso significa que temos que olhar para outros sistemas que ainda estão em construção. Estamos tentando entender como tudo funciona”, disse Cugno. “Como surgem estas luas? Quais são os seus componentes? Que processos físicos estão em jogo e durante que período de tempo? A Web permite-nos testemunhar o drama da formação da lua e investigar estas questões observacionalmente pela primeira vez.”
Durante o próximo ano, a equipa de investigação planeia usar a web para estudar outros sistemas planetários jovens, com o objetivo de comparar as diferenças físicas e químicas entre os discos que um dia poderão dar origem a luas.
O Telescópio Espacial James Webb é o observatório espacial líder mundial, projetado para explorar o universo com precisão incomparável. Está ajudando os cientistas a desvendar os mistérios do nosso sistema solar, a estudar planetas distantes que orbitam outras estrelas e a rastrear as primeiras galáxias que moldaram o cosmos. Webb é uma parceria internacional entre a NASA, a Agência Espacial Europeia (ESA) e a Agência Espacial Canadense (CSA), que combina tecnologia avançada e colaboração global para expandir a nossa compreensão do universo e do nosso lugar nele.
