Ele já fez um registro sem precedentes da Grande Nuvem de Magalhães e conseguiu até observar um asteroide, provando que também é capaz de capturar objetos em movimento. E olha que o Telescópio Espacial James Webb (JWST) ainda nem começou a trabalhar de verdade, estando em fase final da calibração de seus instrumentos.

Lançado em 25 de dezembro de 2021, o Telescópio James Webb nem começou a fazer ciência, de fato, e já registrou imagens incríveis do universo. Imagem: muratart – Shutterstock

Estima-se que o observatório de próxima geração comece a fornecer ciência, de fato, a partir do segundo semestre. Entre as investigações planejadas estão estudos de dois exoplanetas quentes que são classificados como “super-Terras”, devido ao seu tamanho e composição rochosa. 

Um deles é o 55 Cancri-e, também conhecido como Janssen, que orbita a estrela 55 Cancri, semelhante ao nosso Sol. O outro, “LHS 3844 b”, é um exoplaneta que orbita a anã vermelha LHS 3844.

Os pesquisadores treinarão os espectrógrafos de alta precisão do telescópio nesses alvos com o objetivo de entender a diversidade geológica de planetas em toda a galáxia e a evolução de planetas rochosos como a Terra.

Ilustração comparando exoplanetas rochosos LHS 3844 b e 55 Cancri e com a Terra e Netuno. Crédito: NASA, ESA, CSA, Dani Player (STScI)

Orbitando a menos de 2,4 milhões de km de sua estrela hospedeira (um vigésimo quinto da distância entre Mercúrio e o Sol), 55 Cancri-e completa um circuito em menos de 18 horas. Com temperaturas superficiais muito acima do ponto de fusão de minerais típicos formadores de rochas, pressupõe-se que o lado diurno do planeta seja coberto por oceanos de lava.

Acredita-se que planetas que orbitam tão perto de sua estrela têm um lado voltado permanentemente para o hospedeiro. Como resultado, seu ponto mais quente deve ser aquele que enfrenta a estrela mais diretamente, e a quantidade de calor vindo do lado diurno não deve mudar muito com o tempo.

Exoplaneta 55 Cancri-e tem comportamento inesperado

Mas este não parece ser o caso. Observações do aposentado Telescópio Espacial Spitzer, da NASA, sugerem que a região mais quente é deslocada da parte que enfrenta a estrela mais diretamente, enquanto a quantidade total de calor detectada varia.

Uma explicação para essas observações é que o planeta tem uma atmosfera dinâmica que move o calor ao redor. “55 Cancri-e pode ter uma atmosfera espessa dominada por oxigênio ou nitrogênio”, explicou Renyu Hu, do Laboratório de Propulsão a Jato (JPL) da NASA, que lidera uma equipe que usará a Câmera Infravermelha Próxima (NIRCam) e o Instrumento Infravermelho Médio (MIRI) de Webb para capturar o espectro de emissões térmicas do lado diurno do planeta. 

“Se ele tem uma atmosfera, Webb tem a sensibilidade e o comprimento de onda para detectá-la e determinar do que ela é feita”, disse Hu.

Outra possibilidade intrigante, no entanto, é que 55 Cancri-e não tem esse comportamento de manter uma face bloqueada virada para sua estrela. Em vez disso, pode ser como Mercúrio, girando três vezes para cada duas órbitas (o que é conhecido como uma ressonância 3:2). Como resultado, o planeta teria um ciclo diurno.

“Isso poderia explicar por que a parte mais quente do planeta está mudada”, explicou Alexis Brandeker, pesquisadora da Universidade de Estocolmo que lidera outra equipe que estuda o planeta. “Assim como na Terra, levaria tempo para a superfície aquecer. A hora mais quente do dia seria à tarde, não bem ao meio-dia”.

A equipe de Brandeker planeja testar essa hipótese usando o NIRCam para medir o calor emitido do lado iluminado desse exoplaneta durante quatro órbitas diferentes. Se ele tiver uma ressonância 3:2, os cientistas observarão cada hemisfério duas vezes e devem ser capazes de detectar qualquer diferença entre os hemisférios.

Em tal cenário, a superfície aqueceria, derreteria e até vaporizaria durante o dia, formando uma atmosfera muito fina que Webb poderia detectar. À noite, o vapor esfriaria e condensaria para formar gotículas de lava que voltariam à superfície, tornando-se sólidas novamente ao cair da noite.

Telescópio James Webb dará novas perspectivas sobre planetas semelhantes à Terra

Assim como 55 Cancri-e, LHS 3844 b orbita extremamente perto de sua estrela, completando seu ciclo em 11 horas. No entanto, como sua estrela é relativamente pequena e fria, o planeta não é quente o suficiente para que a superfície seja derretida. Além disso, observações indicam que é muito improvável que o planeta tenha uma atmosfera substancial.

Embora não seja possível registrar diretamente a superfície do LHS 3844 b com o Webb, a falta de uma atmosfera torna possível estudar a superfície com espectroscopia.

“Acontece que diferentes tipos de rocha têm espectros diferentes”, explicou Laura Kreidberg, do Instituto Max Planck de Astronomia. “Você pode ver que granito é mais leve em cores do que basalto. Há diferenças semelhantes na luz infravermelha que as rochas emitem”.

A equipe usará o MIRI para capturar o espectro de emissão térmica do lado diurno da LHS 3844 b, e então compará-lo com espectros de rochas conhecidas, como basalto e granito, para determinar sua composição. Se o planeta for vulcanicamente ativo, o espectro também pode revelar a presença de vestígios de gases vulcânicos.

A importância dessas observações vai muito além de apenas dois dos mais de 5 mil exoplanetas confirmados. “Eles nos darão novas perspectivas fantásticas sobre planetas semelhantes à Terra em geral, nos ajudando a aprender como a Terra primitiva poderia ter sido quando estava quente como esses planetas são hoje”, disse Kreidberg.

Essas observações de 55 Cancri-e e LHS 3844 b serão conduzidas como parte do Programa de Observações Gerais do Ciclo 1 de Webb, aguardado para ter início em junho.

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