Astrônomos obtiveram as primeiras imagens diretas de um exoplaneta
O Telescópio Espacial James Webb (JWST) obteve sua primeira imagem direta de um planeta fora do nosso sistema solar, o que representa um avanço para os astrônomos.
Chamado HIP 65426 b, o planeta semelhante a Júpiter orbita uma estrela anã a cerca de 385 anos-luz da Terra. As imagens podem ajudar os cientistas a encontrar muitos tipos menores de exoplanetas.
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O sucesso da primeira tentativa do JWST de obter imagens diretas, feita de uma das maneiras mais difíceis possíveis de encontrar um exoplaneta, ocorre poucos dias depois de o telescópio ter detectado dióxido de carbono em torno de outro exoplaneta.
“As imagens parecem ainda melhores do que as imagens simuladas que produzimos há muitos anos”, disse Sasha Hinkley, Professora Associada do Departamento de Física e Astronomia da Universidade de Exeter e Investigadora Principal de um dos 13 Programas Científicos de Liberação Antecipada do JWST.
“É um começo emocionante para esta nova era, com a captura de fótons diretamente de atmosferas de exoplanetas em comprimentos de onda totalmente novos que devem durar pelos próximos 20 anos ou mais”, disse Hinkley, descrevendo o momento como um “marco importante”.
As imagens foram publicadas online como parte do Programa Científico de Lançamento Antecipado do JWST para Observações Diretas de Sistemas Exoplanetários.
Imagem que mostra o exoplaneta HIP 65426 b em diferentes faixas de luz infravermelha
O que é o HIP 65426b?
HIP 65426 b é seis a 12 vezes a massa de Júpiter. De acordo com a NASA , são necessários 630,7 anos terrestres para orbitar sua estrela a partir de 92 AU (unidade astronômica) – o dobro da distância de Plutão do nosso Sol.
Ele foi descoberto originalmente em julho de 2017 por cientistas usando o instrumento Pesquisa Espectro-Polarimétrica de Exoplanetas de Alto Contraste (SPHERE), um “localizador de planetas” no Very Large Telescope (VLT) do Observatório Europeu do Sul no Chile. Os descobridores sugeriram que tem uma “atmosfera quente e empoeirada”.
Como Webb captou a imagem do exoplaneta
Os astrônomos usaram dois dos principais instrumentos do JWST para capturar o exoplaneta – a câmera de infravermelho próximo (NIRCam) e seu instrumento de infravermelho médio (MIRI).
O brilho de uma estrela na poeira ao seu redor pode tornar impossível detectar a fraca luz refletida dos exoplanetas ao seu redor. Por isso, foi usado um coronógrafo, um disco preto que é posicionado precisamente na frente de uma estrela para bloquear sua luz.
“Escolhemos esta estrela porque sabíamos que tinha um planeta bem estabelecido que estaria pronto para imagens diretas e, portanto, seria um excelente primeiro alvo para testar os coronógrafos JWST”, disse Hinkley.
A tarefa do NIRCam é detectar a luz das primeiras estrelas e galáxias. O aparelho está equipado não apenas com vários filtros para criar observações em diferentes comprimentos de onda, mas também com um coronógrafo para bloquear a luz de uma estrela. Isso é exatamente o que os pesquisadores usaram para encontrar HIP 65426 b em torno de sua estrela hospedeira. O instrumento MIRI é uma câmera e um espectrógrafo que vê a luz na região do infravermelho médio do espectro eletromagnético.
Astrônomos usaram dois instrumentos do JWST para capturar o exoplaneta: câmera de infravermelho próximo (NIRCam) e instrumento de infravermelho médio (MIRI)
Webb supera as expectativas
O JWST parece ser cerca de 10 vezes mais preciso do que o previsto, de acordo com os autores para os quais a precisão era tudo na imagem direta do HIP 65426 b. O planeta só poderia ser localizado observando primeiro a estrutura exata e a intensidade da luz estelar residual ao redor do coronógrafo para depois subtraí-la para deixar para o planeta atrás.
“Essa estrutura evolui ao longo do tempo, mas, como o JWST é muito estável, não varia tanto quanto nossas previsões”, disse Aarynn Carter, principal autor e bolsista de pós-doutorado da Universidade da Califórnia, Santa Cruz. “O telescópio é mais sensível do que esperávamos, mas também é muito estável”, disse ele, acrescentando que foi um crédito para todas as pessoas por trás do projeto, construção e comissionamento do JWST.
Por que esta imagem é tão importante?
As imagens do HIP 65426 b são evidências de que, sim, o JWST pode transformar a capacidade dos astrônomos de visualizar planetas diretamente e revelar detalhes sobre suas atmosferas e composição.
Sua principal arma é a capacidade de ver em vários comprimentos de onda da luz infravermelha conhecida como mícrons – que nenhum telescópio foi capaz anteriormente. “Esta é a primeira vez que fotografamos um planeta além de cinco mícrons. Agora que temos essa capacidade, podemos cobrir todas as faixas de comprimento de onda luminosas desses objetos”, disse Carter. Esse novo comprimento de onda ajudará os cientistas a calcular a luminosidade, a massa, a temperatura e o raio dos exoplanetas.
Também poderia ajudar os cientistas a encontrar exoplanetas menores. “Mostramos que o JWST é sensível a massas mais baixas de exoplanetas do que conseguimos detectar antes”, disse Carter. “Anteriormente, estávamos limitados a detecções de super-Júpiter, mas agora temos o potencial de criar imagens de objetos semelhantes a Urano e Netuno.”
Ilustração do exoplaneta (planeta extrasolar) Wasp 39b
Webb vs. telescópios terrestres
Parece que o Webb pode detectar diretamente exoplanetas com melhorias em relação aos telescópios terrestres. Além de poder ver no infravermelho, as medições do JWST são muito mais precisas.
“A observação terrestre no infravermelho é muito difícil devido ao fundo térmico mais alto e da contaminação telúrica da atmosfera da Terra”, disse Carter.
A observação do HIP 65426 b é a primeira da proposta 1386, um programa de 39 horas para levar as imagens de alto contraste do JWST ao limite e estabelecer dados de referência.
Detecção de dióxido de carbono
Apenas algumas semanas atrás, foi revelado que o JWST havia detectado dióxido de carbono na atmosfera de um exoplaneta pela primeira vez. Ele descobriu que o gás – um componente importante da atmosfera da Terra – foi descoberto em 10 de julho de 2022 na atmosfera de WASP-39b, o primeiro exoplaneta do qual JWST fez uma observação oficial. WASP-39b é um gigante gasoso quente que orbita uma estrela parecida com o Sol a cerca de 700 anos-luz da Terra.
Webb é o telescópio de ciência espacial mais ambicioso e complexo já construído, com um enorme espelho primário de 6,5 metros capaz de detectar a luz fraca de estrelas e galáxias distantes. Ele foi projetado exclusivamente para detectar luz infravermelha emitida por estrelas distantes, planetas e nuvens de gás e poeira.
