Qual é o valor do exoplaneta LHS 475 b ?

LHS 475b, um planeta cujo diâmetro é praticamente idêntico ao da Terra, é notícia não tanto pelo que é, mas pelo que nos diz sobre o estudo das atmosferas de pequenos mundos rochosos.

O crédito pela confirmação deste planeta vai para o instrumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), a bordo do Telescópio Espacial James Webb. O LHS 475b marca a primeira captura de exoplaneta do telescópio espacial James Webb.

Os dados do Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) foram suficientes para apontar os cientistas para este sistema, de modo a termos um olhar mais atento. O JWST confirmou o planeta após apenas dois trânsitos.

O infográfico mostra o espectro de transmissão do exoplaneta rochoso LHS 475b.
Os pontos de dados são plotados como círculos brancos com barras de erro cinza em um gráfico da quantidade de luz bloqueada em percentagem no eixo vertical versus comprimento de onda da luz em mícrons no eixo horizontal.
Uma linha reta verde representa um modelo de melhor ajuste. Uma linha vermelha curvilínea representa um modelo de metano. Uma linha roxa ligeiramente menos curvilínea representa um modelo de dióxido de carbono.
Créditos: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI), K. Stevenson, J. Lustig-Yaeger, E. May (Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins), G. Fu (Universidade Johns Hopkins) e S. Moran (Universidade do Arizona).

Com base nessa detecção, o telescópio James Webb vai atender às expectativas sobre suas capacidades no trabalho com exoplanetas.

O NIRSpec é uma contribuição da Agência Espacial Europeia para a missão JWST, e uma das principais, já que o modo de espectroscopia multi-objeto do instrumento é capaz de obter espectros de até 100 objetos simultaneamente, uma capacidade que maximiza o tempo de observação do JWST. Nenhum outro espectrógrafo no espaço pode fazer isso, mas o NIRSpec implanta o chamado subsistema de ‘micro-obturador’ desenvolvido para o instrumento pela NASA GSFC.

Pense em pequenas janelas com persianas, cada uma medindo 100 por 200 mícrons. As persianas funcionam quando um campo magnético é aplicado e podem ser controladas individualmente. Murzy Jhabvala é engenheiro-chefe da Goddard’s Instrument Technology and Systems Division. Ele afirmou:

Para construir um telescópio que pode olhar mais longe do que o Hubble, precisávamos de uma nova tecnologia. Trabalhamos neste projeto por mais de seis anos, abrindo e fechando as minúsculas persianas dezenas de milhares de vezes para aperfeiçoar a tecnologia.

Murzy Jhabvala

LHS 475b é um mundo rochoso que orbita uma anã vermelha a cerca de 40 anos-luz de distância da Terra na direção da constelação Octans, Oitante.

Os dados do NIRSpec, obtidos em 31 de agosto de 2022, não poderiam ser mais claros, como mostra a imagem abaixo:

Este infográfico mostra a mudança no brilho relativo do sistema estrela-planeta em LHS 475, durante três horas.
O espectro mostra que o brilho do sistema permanece estável até que o planeta comece a transitar pela estrela. Em seguida, diminui, representando quando o planeta está diretamente na frente da estrela. O brilho aumenta novamente quando o planeta não está mais bloqueando a estrela, ponto em que se nivela.
Créditos: NASA, ESA, CSA, L. Hustak (STScI), K. Stevenson, J. Lustig-Yaeger, E. May (Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins), G. Fu (Universidade Johns Hopkins) e S. Moran (Universidade do Arizona

A espectroscopia de transmissão – aplicando as capacidades do NIRSpec ao espectro da luz das estrelas que passa pela atmosfera do planeta durante a entrada e saída de um trânsito – deve nos dar a oportunidade de analisar os componentes dessa atmosfera, assumindo que esteja presente.

Esse trabalho está em andamento, e é promissor, pois os cientistas de uma equipe liderada por Kevin Stevenson e Jacob Lustig-Yaeger (Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins) continuam suas investigações.

A sensibilidade do JWST a uma variedade de moléculas é clara, e os pesquisadores conseguiram descartar uma atmosfera dominada por metano, enquanto um envelope compacto feito inteiramente de dióxido de carbono continua sendo uma possibilidade. Espectros adicionais serão obtidos proximamente.

Dado que o LHS 475b orbita sua estrela em dois dias, não é surpresa saber que o planeta é consideravelmente mais quente do que a Terra, embora orbite uma anã-M. Podemos muito bem estar olhando para um análogo de Vênus, se uma atmosfera estiver presente. Tenha em mente que o JWST avança nesta área que as anãs M são propensas a erupções, especialmente em seus estágios iniciais de desenvolvimento e, portanto, levantam a questão de saber se uma atmosfera espessa e detectável pode sobreviver. LHS 475b pode nos ajudar a descobrir.

Os sinais são promissores, como observa o artigo científico:

…nossa não detecção de cruzamentos de manchas estelares durante o trânsito e a falta de contaminação estelar no espectro de transmissão são sinais promissores neste reconhecimento inicial de LHS 475b. Essas descobertas indicam que observações adicionais de trânsito de LHS 475b com JWST provavelmente aumentarão as restrições em uma possível atmosfera. Um terceiro trânsito de LHS 475b está programado como parte deste programa (GO 1981) em 2023. Um caminho alternativo para quebrar a degenerescência entre um planeta nublado e um corpo sem ar é obter medições de emissão térmica de LHS 475b durante o eclipse secundário, porque espera-se que o corpo seja várias centenas de Kelvin mais quente do que um mundo nublado e, portanto, produzirá grandes e detectáveis ​​profundidades de eclipse nos comprimentos de onda MIRI do JWST… Nossas descobertas apenas roçam a superfície do que é possível com o JWST.

Lustig-Yaeger et al.

O artigo científico, assinado por Lustig-Yaeger et al., intitulado “A JWST transmission spectrum of a nearby Earth-sized exoplanet“, foi publicado na Nature Astronomy.

Fonte: Centauri Dreams: The Value of LHS 475b, por Paul Gilster.