Astrônomos revelaram a primeira fotografia de um exoplaneta tirada pelo Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA. A imagem mostra a bolha brilhante de um mundo sete vezes mais pesado que Júpiter, que orbita uma estrela a quase 400 anos-luz de distância. O resultado inovador é o mais recente de uma série de descobertas iniciais de exoplanetas feitas pelo telescópio e um teste de tecnologias que permitirão imagens diretas de planetas semelhantes à Terra por futuros telescópios espaciais.
“É emocionante”, disse Aarynn Carter, astrônomo da Universidade da Califórnia, em Santa Cruz, e parte da equipe que processou a imagem. “O resultado é, honestamente, excelente.”
JWST, um telescópio décadas em construção que foi lançado em dezembro de 2021 e agora flutua a um milhão de milhas da Terra, tornou-se totalmente operacional neste verão. Já observou galáxias distantes no início do universo e obteve vistas deslumbrantes de Júpiter, entre outros resultados iniciais. Os astrônomos dizem que o telescópio também tem um desempenho 10 vezes melhor do que o esperado na observação de exoplanetas.
A nova imagem, descrita em um papel de acompanhamento postado on-line ontem à noite, vem de um time liderado pelo astrofísico Sasha Hinkley na Universidade de Exeter, no Reino Unido. Os pesquisadores apontaram o JWST para a estrela de rotação rápida HIP 65426, onde já se sabia da existência de um planeta; o instrumento SPHERE no Very Large Telescope no Chile primeiro fotografado o planeta em 2017. A equipe de Hinkley procurou testar e caracterizar a capacidade do JWST de ver o planeta, chamada HIP 65426 b.
Os astrónomos obtiveram imagens diretas de cerca de duas dúzias de exoplanetas, mas o JWST expandirá enormemente a capacidade ao utilizar o seu espelho hexagonal de 6.5 metros de largura, superando qualquer observatório terrestre. “É um momento de promessa”, disse Bruce Macintosh, astrofísico e novo diretor dos Observatórios da Universidade da Califórnia.
Jovem Gigante Quente
Para fotografar HIP 65426 b, o JWST bloqueou a luz de sua estrela hospedeira usando uma pequena máscara conhecido como coronógrafo. Isto revelou o planeta em órbita, que é milhares de vezes mais ténue, como “um vaga-lume em torno de um holofote”, disse Hinkley.
HIP 65426 b orbita cerca de 100 vezes mais longe de sua estrela do que a Terra do Sol, levando 630 anos para completar uma órbita. Esta distância significa que é mais fácil ver o planeta contra o brilho da estrela; isso, juntamente com o calor extremo e, portanto, o brilho do planeta - tem uma temperatura escaldante de cerca de 900 graus Celsius, uma febre remanescente da sua formação há apenas 14 milhões de anos - torna-o um alvo principal para imagens diretas. “Tem uma temperatura semelhante à chama de uma vela”, disse Beth Biller, um astrônomo da Universidade de Edimburgo que co-liderou a equipe.
O tamanho e a sensibilidade do JWST permitiram-lhe recolher mais luz deste planeta do que qualquer observatório anterior obteve. (Sua foto parece mais granulada do que a do SPHERE apenas porque o JWST observa comprimentos de onda infravermelhos mais longos.) Isso permitiu a Hinkley, Biller e sua equipe refinar a estimativa da massa do planeta, que eles fixam em cerca de sete massas de Júpiter, menos do que a estimativa do SPHERE de cerca de 10. Os seus resultados também ajudam a determinar o raio do planeta, que é 1.4 vezes o de Júpiter. Modelos simples de evolução planetária não conseguem explicar facilmente a combinação de propriedades deste mundo; Carter observou que os novos dados precisos permitirão aos cientistas testar modelos uns contra os outros e “fortalecer a nossa compreensão”.
As características da superfície do HIP 65426 b não são visíveis na imagem, mas Biller disse que “provavelmente pareceria faixas” como Júpiter, com cinturões causados por variações de temperatura e composição, e poderia ter manchas na sua atmosfera causadas por tempestades ou vórtices.
O planeta gigante é inóspito para a vida como a conhecemos, mas representa uma classe de grandes planetas sobre os quais os cientistas estão ansiosos por aprender mais. Júpiter provavelmente desempenhou um papel fundamental na escultura do nosso sistema solar, talvez permitindo que a vida na Terra se estabelecesse. “Seria bom saber se isso funciona noutros sistemas solares”, disse Macintosh.
Dado que o JWST é muito mais estável do que o esperado, os cientistas dizem que deverá ser capaz de fotografar exoplanetas mais pequenos do que o previsto - talvez tão pequenos como um terço da massa de Júpiter. “Poderíamos imaginar coisas como Netuno e Urano que nunca imaginamos diretamente antes”, disse Emily Rickman, um astrônomo do Space Telescope Science Institute em Maryland, que opera o JWST.
Agora que o coronógrafo do JWST passou no teste de estrada, Hinkley acha que os astrônomos farão fila para usá-lo para tirar fotos de outro mundo. Ele espera ver “definitivamente dezenas” até o final da vida útil do telescópio. “Espero que sejam centenas.”
Espiando em céus distantes
Além da foto do exoplaneta, a equipe de Hinkley anunciará nos próximos dias que descobriu um conjunto de moléculas na atmosfera de uma suposta anã marrom – às vezes conhecida como “estrela fracassada” – orbitando uma estrela companheira. Quase 20 vezes mais pesado que Júpiter, o objeto tem uma massa logo abaixo do limiar onde a fusão poderia começar no seu núcleo.
Usando um instrumento no JWST que separa as frequências da luz, um processo chamado espectroscopia, os cientistas encontraram água, metano, dióxido de carbono e sódio, todos revelados com um nível de detalhe sem precedentes. Eles também detectaram nuvens de sílica semelhantes a fumaça na atmosfera da candidata a anã marrom, algo sugerido antes em tais objetos, mas nunca estabelecido. “Na minha opinião, este é o maior espectro já obtido de uma companheira subestelar”, disse Hinkley. “Nunca vimos nada parecido.”
A descoberta segue um anúncio da semana passada, quando uma equipe diferente de astrônomos relatou que usou o JWST para detectar dióxido de carbono num exoplaneta gigante chamado WASP-39 b localizado a 650 anos-luz da Terra – a primeira vez que o gás foi visto num exoplaneta. Eles também avistaram uma molécula misteriosa na atmosfera. Essa mesma equipa também está a estudar mais dois mundos gigantes, com resultados esperados para os próximos meses que ajudarão a montar um quadro quase completo da composição atmosférica de gigantes gasosos como estes. “Esse é o poder de James Webb”, disse Jacó Feijão, astrônomo da Universidade de Chicago e colíder da equipe.
As observações também criarão um “inventário químico” que mostrará o que o JWST poderá detectar nos céus de mundos rochosos menores, mais semelhantes à Terra, disse o líder da equipe. Natália Batalha, astrofísico de Santa Cruz. Ela disse que a equipe planeja “levar o JWST ao seu limite” em suas próximas observações de gigantes gasosos, que “nos dirão o que podemos fazer em planetas terrestres”.
Outras equipes estão conduzindo as primeiras observações JWST de TRAPPISTA-1, uma estrela anã vermelha relativamente próxima, orbitada por sete mundos rochosos do tamanho da Terra. Vários destes planetas estão na zona habitável da estrela, onde podem ser possíveis condições que favoreçam a água líquida e até a vida. Embora o JWST não consiga obter imagens diretas dos planetas, a espectroscopia ajudará a identificar os gases nas suas atmosferas – possivelmente até indícios de gases que possam significar atividade biológica. “O que realmente queremos são Terras”, disse Macintosh.
