Uma equipa internacional de investigadores, incluindo astrónomos da Universidade de Genebra (UNIGE) e do Centro Nacional de Competência para Investigação PlanetS, detetou uma grande nuvem de hélio a afastar-se do exoplaneta WASP-107b. A equipe coletou essas observações com o Telescópio Espacial James Webb e as analisou usando ferramentas de modelagem desenvolvidas na UNIGE. As suas descobertas, relatadas na Nature Astronomy, fornecem informações importantes sobre a fuga atmosférica, um processo que desempenha um papel central na forma como os planetas evoluem e desenvolvem as suas propriedades observáveis.
As atmosferas planetárias nem sempre estão intactas. Até a Terra perde constantemente pequenas quantidades de material para o espaço, libertando pouco mais de 3 kg de gás por segundo (principalmente hidrogénio). Esta perda contínua, conhecida como “fuga atmosférica”, é particularmente relevante para planetas que orbitam muito perto das suas estrelas. O intenso calor que experimentam pode provocar saídas dramáticas de gás, tornando o fenómeno um factor-chave na evolução 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 o extenso fluxo de hélio saindo do WASP-107b. O planeta está localizado a mais de 210 anos-luz de distância do nosso sistema solar. Esta é a primeira vez que o JWST detecta este material num exoplaneta, permitindo aos cientistas examinar os gases que escapam com maior detalhe do que nunca.
Um mundo super-sopro profundamente inflado
WASP-107b, descoberto em 2017, orbita sua estrela a uma distância muito maior do que Mercúrio orbita o Sol. Embora seja semelhante em tamanho a Júpiter, tem apenas um décimo da massa de Júpiter. Esta densidade extremamente baixa coloca-o na classe de planetas “super-puff”, conhecidos pelo seu grande tamanho e composição invulgarmente leve.
O hélio que escapa origina-se da extensa atmosfera superior do planeta, conhecida como “exosfera”. Esta nuvem é tão grande que começa a ofuscar a luz das estrelas antes que o planeta passe na frente dela. “Os nossos modelos de fuga atmosférica confirmam a presença de fluxos de hélio tanto à frente como atrás do planeta, estendendo-se até cerca de dez vezes o raio do planeta na direção do seu movimento orbital,” disse Ian Carteret, estudante de doutoramento no Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências da Universidade de Genebra.
Assinaturas químicas revelam o passado do planeta
Além do hélio, os pesquisadores detectaram água e vários compostos químicos (incluindo monóxido de carbono, dióxido de carbono e amônia) na atmosfera do WASP-107b. Eles não encontraram metano detectável, embora o JWST seja capaz de detectá-lo. Estas descobertas ajudam os cientistas a reconstruir a história inicial do planeta. As evidências sugerem que o WASP-107b se formou originalmente longe da sua localização atual antes de migrar para dentro. Esta migração para dentro pode explicar tanto a sua atmosfera inflada como a perda significativa de gás observada hoje.
As descobertas servem como uma referência fundamental para a compreensão de como os mundos distantes mudam ao longo do tempo. A observação e modelação do escape atmosférico é uma importante área de investigação no Departamento de Astronomia do Departamento de Astronomia da UNIGE, pois acredita-se que seja responsável por algumas das propriedades observadas na população de exoplanetas,” explica Vincent Borrier, professor sénior e investigador no Departamento de Astronomia da Faculdade de Ciências e Associados da UNIGE.
“Na Terra, a fuga atmosférica é demasiado fraca para afectar grandemente o nosso planeta. Mas é responsável pela ausência de água no nosso vizinho mais próximo, Vénus. É, portanto, essencial compreender completamente os mecanismos que funcionam neste evento, que pode erodir as atmosferas de certos exoplanetas rochosos,” concluiu.
