O Desafio Das Nuvens No Estudo Da Atmosfera de Exoplanetas – A Vida Não Vai Ser Fácil Para o James Webb

Um dos principais objetivos do Telescópio Espacial James Webb, quando ele for lançado será caracterizar melhor a atmosfera dos exoplanetas. Mas será que as nuvens irão atrapalhar as observações?

Quando um exoplaneta passa na frente da sua estrela, ele apresenta aos astrônomos uma oportunidade de ouro, com um telescópio sensível o suficiente, como o JWST, é possível explorar a atmosfera do planeta enquanto ele filtra a luz da sua estrela. Através dessa espectroscopia de transmissão, é possível olhar pelas feições espectrais que indicam a presença de átomos específicos e moléculas presentes no gás atmosférico do planeta.

Na busca por vida além do nosso Sistema Solar, a água líquida na superfície é geralmente considerada um ingrediente necessário para um mundo habitável, então as assinaturas de vapor d’água na atmosfera dos planetas podem ser um alvo primário para a espectroscopia de transmissão. Mas qualquer planeta com uma abundância de água na superfície provavelmente tem algo mais, nuvens de líquido e gelo condensadas na sua atmosfera.

Um novo estudo explora se essas nuvens irão impedir a chance de se detectar vapor d’água na atmosfera de exoplanetas terrestres.

Foram examinados os resultados de modelos de circulação 3D de planetas gravitacionalmente travados orbitando estrelas do tipo anã M. Foram geradas simulações do espectro do trânsito para os planetas com diferentes taxas de rotação, incidência da luz da estrela, pressão superficial, raio e outras variáveis. Eles então explorarão se a presença de nuvens na atmosfera desses planetas impediriam o James Webb de detectar o vapor d’água que surge da atmosfera inferior.

E os resultados não foram muito bons para os astrônomos. O estudo mostrou que a presença de nuvens muda de forma significativa as feições espectrais, quando as nuvens estão presentes, e o James Webb precisaria observar de 10 a 100 vezes mais trânsitos do planeta para ter a habilidade de detectar as feições de vapor d’água na atmosfera.

Esse impacto é especialmente forte para planetas que giram mais lentamente. Os modelos climáticos mostram que os planetas com períodos maiores que 12 dias formam mais nuvens cobrindo seus lados diurnos, devido à maior presença de vapor d’água sendo carregada para as altas altitudes. Isso leva a situações onde as feições espectrais sofram uma anulação ainda maior.

O estudo resume com um certo desapontamento que, com o James Webb, nós teremos tempos difíceis em usar a transmissão espectrocópica atmosférica para registrar sinais da água superficial de alvos interessantes de planetas terrestres orbitando a zona habitável nas anãs do Tipo-M.

Ainda existem esperanças, nem tudo está perdido. Se estendermos a missão do James Webb, diminuindo o limite da razão sinal-ruído para a detecção, ou a descoberta de um planeta na zona habitável que o James Webb pode monitorar de forma contínua, e isso poderia levar a detecção dessas feições espectrais acima do limite de ruído do telescópio.

Assim, como somente as feições provenientes da atmosfera abaixo das nuvens serão afetadas, as espécies que são misturadas acima do conjunto de nuvens podem ainda ser detectáveis. Mesmo em mundos nublados, os astrônomos têm certeza que podem aprender com o James Webb.

Fonte:

Cloudy Challenges to Exploring Exoplanet Atmospheres

Sérgio Sacani

Sérgio Sacani

Formado em geofísica pelo IAG da USP, mestre em engenharia do petróleo pela UNICAMP e doutor em geociências pela UNICAMP. Sérgio está à frente do Space Today, o maior canal de notícias sobre astronomia do Brasil.

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