Telescópio James Webb da NASA revela sinais de atmosfera numa Superterra

Normalmente, um planeta próximo de uma estrela pode perder a sua camada gasosa, mas não é esse o caso do 55 Cancri e. Pode ser classificado como uma Super Terra, mas é um mundo cheio de fogo que tem o dobro do diâmetro da Terra. A sua superfície derretida tem temperaturas suficientemente fortes para derreter metal de ferro.

Orbita a estrela semelhante ao Sol chamada 5 Cancri, na constelação de Câncer, onde se gaba de ter o dobro do tamanho da Terra, uma densidade maior e uma composição semelhante à dos planetas rochosos vistos nos nossos planetas solares. Mas o facto de ser “rochoso” não significa que seja rochoso da mesma forma que a nossa Terra é. Os astrónomos pensam que a sua superfície é como um mar de magma derretido.

Era incerto se poderia ter tido uma atmosfera, agora ou no passado, devido às suas altas temperaturas e ao ataque da radiação estelar e do vento que vem da sua estrela. Em comparação, as atmosferas dos planetas gigantes gasosos são mais fáceis de detetar, em particular pelo Telescópio Hubble da NASA, que chegou a captar a aurora em Saturno, e até padrões climáticos noutros planetas.

Anteriormente, o Telescópio Espacial Spitzer foi utilizado para recolher dados sobre 55 Cancri e, mas este telescópio está agora reformado. Os investigadores sugeriram a presença de uma atmosfera rica em gases moleculares que também se encontram na Terra, como o dióxido de carbono e o oxigénio, mas também pensaram que as rochas fundidas deviam estar tão quentes que os elementos das rochas se evaporavam. Os investigadores pensam agora que os gases que constituem a atmosfera podem ter emergido do magma à superfície do planeta.

Desde que 55 Cancri e foi descoberto em 2004, os cientistas debateram as suas características, desde a sua densidade à sua órbita, mas talvez o assunto mais debatido tenha sido a sua atmosfera. Alguns astrónomos pensaram que o planeta não poderia suportar uma atmosfera, devido à sua temperatura demasiado elevada e à proximidade da sua estrela

A abordagem dos investigadores

A equipa de investigação utilizou a NIRCam e o MIRI do Webb para medir a luz infravermelha proveniente do planeta, onde calcularam os comprimentos de onda da luz infravermelha - uma técnica utilizada para procurar atmosferas em exoplanetas rochosos como o TRAPPIST-1 b.

“Trabalhei neste planeta durante mais de uma década”, disse Diana Dragomir, investigadora de exoplanetas na Universidade do Novo México e coautora do estudo. “Tem sido muito frustrante que nenhuma das observações que temos recebido tenha resolvido estes mistérios de forma robusta. Estou entusiasmada por estarmos finalmente a obter algumas respostas!” Esta observação desafia o que se sabe sobre a retenção da atmosfera de um planeta.

Resultados

Os resultados publicados na Nature sugerem que 55 Cancri e pode ter uma atmosfera importante. O espetro de emissão mostrou uma assinatura semelhante à de um planeta com uma atmosfera rica em voláteis (ver gráfico abaixo), fazendo-o parecer mais parecido com a Terra do que seria se tivesse uma atmosfera de vapor de rocha.

A evidência desta atmosfera baseia-se também nestas medições de temperatura, parcialmente inferidas pela luz infravermelha emitida. Uma vez que os dados de temperatura revelaram uma leitura relativamente baixa de cerca de 1540 °C, sugeriram aos cientistas que a energia é distribuída por uma atmosfera rica em voláteis. Este arrefecimento eficiente não pode ser explicado apenas pelo magma, mas pela presença de uma atmosfera substancial.

“Vemos evidências de uma queda no espectro entre 4 e 5 mícrons - menos desta luz está a chegar ao telescópio”, disse o coautor Aaron Bello-Arufe, que está afiliado à NASA. “Isto sugere a presença de uma atmosfera que contém monóxido de carbono ou dióxido de carbono, que absorvem estes comprimentos de onda da luz”.

“Passámos os últimos dez anos a modelar diferentes cenários, a tentar imaginar como poderia ser este mundo”, disse a coautora Yamila Miguel do Observatório de Leiden. “Finalmente, obter alguma confirmação do nosso trabalho não tem preço!”

Os gases que saem do interior através do magma estariam a reabastecer a atmosfera. Isto lembra-nos que o magma não é apenas rocha quente e líquido, é um cocktail de gases. A seguir, os investigadores estão curiosos para saber quais as condições que tornam possível a existência de uma atmosfera tão rica em gases, uma vez que tem ingredientes para um planeta habitável.

Referência da notícia:

Hu, R. et al (2024). A secondary atmosphere on the rocky Exoplanet 55 Cancri e. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-024-07432-x