Telescópio Espacial Webb detecta moléculas importantes no exoplaneta K2-18b

Os dados sugerem um exoplaneta com uma possível superfície oceânica líquida

Moléculas contendo carbono foram detectadas na atmosfera da zona habitável Exoplaneta K2-18 b por uma equipe internacional de astrônomos usando dados de NASAde Telescópio Espacial James Webb. Estes resultados são consistentes com a existência de um exoplaneta que pode ter uma superfície coberta por oceanos sob uma atmosfera rica em hidrogénio. A descoberta proporciona uma visão fascinante de um planeta diferente de tudo no nosso sistema solar e levanta perspectivas intrigantes sobre mundos potencialmente habitáveis ​​em outras partes do universo.

Os espectros de K2-18 b, obtidos com o instrumento NIRISS (imager infravermelho próximo e espectrógrafo sem fenda) de Webb e NIRSpec (espectrômetro infravermelho próximo), mostram uma abundância de metano e dióxido de carbono na atmosfera do exoplaneta, bem como. • Possível descoberta de um exoplaneta. Uma molécula chamada sulfeto de dimetila (DMS). A detecção de deficiência de metano, dióxido de carbono e amônia apoia a hipótese de que pode haver um oceano de água sob uma atmosfera rica em hidrogênio em K2-18 b. K2-18 b, 8,6 vezes a massa da Terra, orbita a estrela anã fria K2-18 na zona habitável e está localizada a 120 anos-luz da Terra. Créditos da imagem: NASA, ESA, Agência Espacial Canadense, Ralph Crawford (STScI), Joseph Olmstead (STScI), Niko Madhusudan (IoA)

Webb detecta metano e dióxido de carbono na atmosfera de K2-18b

Uma nova investigação do Telescópio Espacial James Webb da NASA sobre K2-18 b, um exoplaneta com 8,6 vezes a massa da Terra, revelou a presença de moléculas contendo carbono, incluindo metano e dióxido de carbono. A descoberta de Webb soma-se a estudos recentes que sugerem que K2-18 b pode ser um exoplaneta, com potencial para ter uma atmosfera rica em hidrogénio e uma superfície coberta por um oceano de água.

A primeira visão sobre as propriedades atmosféricas deste planeta na zona habitável veio das observações do Telescópio Espacial Hubble da NASA, motivando mais estudos que desde então mudaram a nossa compreensão do sistema.

K2-18 b orbita a estrela anã fria K2-18 na zona habitável e está localizada a 120 anos-luz da Terra, na constelação de Leão. Exoplanetas como K2-18 b, que variam em tamanho da Terra até… NetunoÉ diferente de tudo em nosso sistema solar. Esta falta de planetas próximos equivalentes significa que estes “planetas subnetunianos” não são bem compreendidos, e a natureza das suas atmosferas é objecto de debate activo entre os astrónomos.

Implicações para a vida extrassolar

A sugestão de que o planeta subnetuniano K2-18 b possa ser um exoplaneta é intrigante, pois alguns astrónomos acreditam que estes mundos são ambientes promissores para a procura de evidências de vida em exoplanetas.

“As nossas descobertas sublinham a importância de considerar diversos ambientes habitáveis ​​quando se procura vida noutros locais”, explicou Nico Madhusudan, astrónomo da Universidade de Cambridge e autor principal do artigo que anuncia as descobertas. “Tradicionalmente, a procura de vida em exoplanetas tem-se concentrado principalmente em planetas rochosos mais pequenos, mas os mundos hessianos maiores são mais adequados para observações atmosféricas.”

A abundância de metano e dióxido de carbono, e a falta de amônia, apoiam a hipótese de que pode haver um oceano de água sob uma atmosfera rica em hidrogênio em K2-18 b. Essas observações iniciais de Webb também forneceram a descoberta potencial de uma molécula chamada sulfeto de dimetila (DMS). Na Terra, isso só é produzido pela vida. A maior parte do DMS na atmosfera terrestre é emitida pelo fitoplâncton em ambientes marinhos.

A conclusão do DMS é menos robusta e requer validação adicional.

“As próximas observações do Webb deverão ser capazes de confirmar se o DMS está realmente presente na atmosfera de K2-18 b em níveis significativos”, explicou Madhusudan.

Caracterizando as atmosferas dos exoplanetas

Embora K2-18 b esteja localizado na zona habitável e seja agora conhecido por abrigar moléculas contendo carbono, isso não significa necessariamente que o planeta possa sustentar vida. O grande tamanho do planeta – o seu raio é 2,6 vezes o da Terra – significa que o interior do planeta provavelmente contém um grande manto de gelo de alta pressão, como o de Neptuno, mas com uma atmosfera mais fina e rica em hidrogénio e uma superfície oceânica. Espera-se que os mundos de Hessian contenham oceanos de água. No entanto, também é possível que o oceano seja demasiado quente para ser habitável ou líquido.

“Embora este tipo de planeta não exista no nosso sistema solar, os planetas subnetunianos são o tipo de planeta mais comum conhecido até agora na galáxia,” explicou o membro da equipa Subhajit Sarkar, da Universidade de Cardiff. “Obtivemos o espectro mais detalhado da subzona habitável de Netuno até o momento, e isso nos permitiu identificar moléculas em sua atmosfera.”

Caracterizar as atmosferas de exoplanetas como K2-18 b – o que significa determinar seus gases e condições físicas – é um campo muito ativo na astronomia. No entanto, estes planetas são literalmente ofuscados pelo brilho das suas estrelas maiores, tornando particularmente difícil sondar as atmosferas dos exoplanetas.

A equipa evitou este desafio analisando a luz da estrela-mãe de K2-18 b à medida que esta passava pela atmosfera do exoplaneta. K2-18 b é um exoplaneta em trânsito, o que significa que podemos detectar uma queda no brilho à medida que passa pela face da sua estrela hospedeira. Foi assim que o exoplaneta foi descoberto pela primeira vez em 2015 pela missão K2 da NASA. Isto significa que durante o trânsito, uma pequena porção da luz estelar passará pela atmosfera do exoplaneta antes de chegar a telescópios como o Webb. A passagem da luz das estrelas através da atmosfera de um exoplaneta deixa vestígios que os astrónomos podem juntar para identificar gases na atmosfera do exoplaneta.

Capacidades e pesquisas futuras de James Webb

“Este resultado só foi possível devido à faixa estendida de comprimento de onda e à sensibilidade sem precedentes do Webb, que permitiu a detecção robusta de características espectrais com apenas dois trânsitos”, disse Madhusudan. “Para efeito de comparação, uma observação de trânsito usando o Webb forneceu uma resolução comparável a oito observações do Hubble feitas ao longo de alguns anos e numa faixa de comprimento de onda relativamente estreita.”

“Estes resultados são o resultado de apenas duas observações do K2-18 b, e há mais a caminho,” explicou Savvas Constantinou, membro da equipa, da Universidade de Cambridge. “Isto significa que o nosso trabalho aqui é apenas uma demonstração inicial do que Webb poderá observar em exoplanetas na zona habitável.”

As descobertas da equipe foram aceitas para publicação no The Cartas de diários astrofísicos.

A equipe pretende agora conduzir pesquisas de acompanhamento usando o espectrômetro MIRI (instrumento de infravermelho médio) do telescópio, que eles esperam validar ainda mais suas descobertas e fornecer novos insights sobre as condições ambientais em K2-18 b.

“Nosso objetivo final é identificar vida em um exoplaneta habitável, o que mudaria nossa compreensão do nosso lugar no universo”, concluiu Madhusudan. “Nossas descobertas são um passo promissor em direção a uma compreensão mais profunda dos mundos de Hesse neste empreendimento.”

O Telescópio Espacial James Webb da NASA é o principal observatório de ciências espaciais do mundo. Ele resolve os mistérios do nosso sistema solar, olha além dos mundos distantes em torno de outras estrelas e explora as misteriosas estruturas e origens do nosso universo e o nosso lugar nele. WEB é um programa internacional liderado pela NASA com os seus parceiros, a Agência Espacial Europeia (ESA).Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadense.