Astrônomos liderados pela Northwestern University descobriram uma característica incomum em torno do famoso “Planeta Rosa”: um céu cheio de nuvens salgadas.
Durante mais de uma década, o mundo antigo, conhecido pela sua névoa rosa, permaneceu um mistério duradouro na astronomia. Sendo uma das companheiras planetárias mais frias já fotografadas diretamente, é tão ténue que os cientistas têm tido dificuldade em analisar a sua luz a partir da Terra. Agora, observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelaram uma atmosfera cheia de nuvens e outra química exótica não observada anteriormente.
As descobertas fornecem algumas das primeiras evidências diretas de que um objeto planetário frio pode ter nuvens de sal na sua atmosfera, confirmando uma previsão que os cientistas fizeram há mais de 15 anos. Os resultados também destacam a capacidade do JWST de estudar mundos extremamente frios e obscuros, além do alcance dos observatórios terrestres.
O estudo foi publicado em 18 de junho Jornal Astronômico.
“O Planeta Rosa é o companheiro mais legal já descoberto usando instrumentos terrestres”, disse Anish Baburaj, da Northwestern, que liderou o estudo. “Muitas equipas em todo o mundo fizeram observações de acompanhamento para estudar a sua luz, mas estava demasiado despreparado para instrumentos terrestres. Tornou-se um alvo perfeito para o JWST. Quando finalmente obtivemos o seu espectro, pareceu imediatamente interessante. Mas assim que começámos a aprofundar os dados, percebemos que era diferente de tudo o que tínhamos analisado antes.”
Baburaj, pesquisador de exoplanetas, é pós-doutorado no Centro de Exploração e Pesquisa Interdisciplinar em Astrofísica (CIERA) da Northwestern. O projeto também envolveu cientistas do Space Telescope Science Institute (STScI), incluindo Marshall Perrin, que projetou o programa de observação do objeto. Perrin faz parte da equipe de cientistas do telescópio JWST, que ajuda a desenvolver o observatório e apoia suas operações contínuas.
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 “companheiro de massa planetária”, um objecto com massa semelhante à de um planeta que orbita uma estrela.
Sua baixa temperatura aumentou sua intriga. A maioria dos exoplanetas fotografados diretamente têm temperaturas de cerca de 1.000 a 2.000 graus Fahrenheit. Em comparação, o GJ 504 b tem cerca de 550 graus Fahrenheit (290 graus Celsius), aproximadamente a mesma temperatura do interior de um forno para assar pão.
De acordo com Baburaj, a idade da matéria ajuda a explicar a sua relativa frieza. Os planetas gigantes começam a sua vida extremamente quentes e arrefecem lentamente ao longo de milhares de milhões de anos. Uma nova pesquisa estima que GJ 504 b tenha entre 2,5 mil milhões e 4 mil milhões de anos.
James Webb publica espectros planetários
Para investigar o objeto, Baburaj e seus colegas usaram o JWST para coletar sua luz fraca. Eles então aplicam técnicas avançadas de processamento para remover o brilho das estrelas hospedeiras muito mais brilhantes.
Este método permitiu à equipe obter o espectro do companheiro, que separa a luz em suas cores componentes. Como diferentes elementos e moléculas deixam assinaturas únicas num espectro, os cientistas podem usar esta informação para determinar a composição da atmosfera.
“No passado, outros astrónomos observaram a companheira durante uma noite inteira com os maiores telescópios do mundo para obter um espectro”, disse Baburaj. “E eles não viram o objeto. Com o JWST, toda a nossa observação durou cerca de duas horas e tivemos sucesso.”
Resolvendo um antigo mistério das nuvens de sal
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 podem corresponder apenas a condições atmosféricas que não parecem fisicamente realistas.
A solução surgiu quando a equipe adicionou nuvens aos modelos. Assim que a nuvem foi incluída, as estranhas anomalias desapareceram. Os resultados sugerem que as nuvens de sal estão obscurecendo as camadas mais profundas da atmosfera e afetando a luz que eventualmente atinge o JWST.
“Fizemos simulações com nuvens e os resultados são consistentes com o que sabemos sobre planetas frios”, disse Baburaj. “Tentamos três tipos diferentes de nuvens, e a nuvem de sal se encaixa melhor. Quando consideramos a nuvem de sal, ela suprime a assinatura de moléculas escondidas nas profundezas da atmosfera da companheira. Então, os resultados tornam-se fisicamente possíveis.”
O espectro também sugere que GJ 504 b pode conter quantidades invulgarmente grandes de elementos pesados, muitas vezes referidos pelos astrónomos como metais. Ainda assim, permanece a questão de como o objeto foi formado. As evidências atuais sugerem que pode ter se originado através de processos de formação de planetas ou de pequenos processos de formação de estrelas.
Uma nova maneira de estudar mundos alienígenas frios
Baburaj acredita que os métodos desenvolvidos para este estudo podem ajudar os cientistas a investigar outros corpos planetários frios e obscuros.
Por exemplo, Júpiter tem nuvens feitas de gelo de amônia. Embora os instrumentos atuais ainda não possam estudar diretamente essas camadas de nuvens com o mesmo detalhe, a deteção 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 importantes para explicar o espectro de um objeto”, disse Baburaj. “É um bom lembrete para levar em conta as nuvens em nossos modelos.”
A pesquisa, “JWST-TST Alto Contraste: Primeira Espectroscopia Direta de GJ 504 b Revela Nuvens e Potencial Enriquecimento de Metal”, foi apoiada pela NASA (prêmio número 80NSSC20K0586).
