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Uma equipe internacional de astrônomos acaba de anunciar a evidência mais forte até agora de uma atmosfera em um planeta rochoso fora do Sistema Solar.
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TOI-561 b, uma super-Terra ultraquente que orbita uma estrela com aproximadamente 10 bilhões de anos, a cerca de 280 anos-luz da Terra, foi observado com o Telescópio Espacial James Webb (JWST) durante coletas de dados realizadas em maio de 2024. O resultado das medições sugere que mesmo mundos pequenos e muito próximos de suas estrelas podem manter atmosferas – uma conclusão que desafia ideias estabelecidas sobre como esses planetas evoluem sob radiação extrema.
Em resumo:
- O planeta TOI-561 b completa uma órbita em menos de 11 horas, a uma distância muito menor que a de Mercúrio em relação ao Sol;
- A temperatura do lado diurno medida pelo JWST ficou bem abaixo do esperado para um planeta sem atmosfera;
- Modelos indicam a necessidade de uma atmosfera densa e rica em voláteis, com ventos que redistribuem calor;
- Possível ciclo entre um oceano de magma e a atmosfera pode manter gases em circulação ao longo do tempo;
- Estudo com dados de 37 horas contínuas de observação do JWST foi publicado no nesta quinta-feira (11) no periódico The Astrophysical Journal Letters.
Planeta desafia as suposições sobre atmosferas em super-Terras
TOI-561 b é o planeta mais interno de um sistema com pelo menos três mundos. Pela proximidade extrema com sua estrela, ele se enquadra na categoria de super-Terras de período ultracurto, aquecidas a temperaturas capazes de derreter rochas.
Em cenários assim, a expectativa é que qualquer atmosfera seja rapidamente erodida pela intensa radiação estelar, restando uma superfície nua. No entanto, medições anteriores do Satélite de Pesquisa de Exoplanetas em Trânsito (TESS), da NASA, indicaram uma densidade menor do que a esperada para um planeta puramente rochoso, o que já sugeria uma história diferente para TOI-561 b.
“Deve ter se formado em um ambiente químico muito diferente do dos planetas do nosso próprio sistema solar”, afirmou Johanna Teske, do Laboratório Carnegie de Estudos da Terra e dos Planetas, que liderou o trabalho, em um comunicado. Para testar a presença de uma atmosfera, a equipe usou o Espectrógrafo de Infravermelho Próximo (NIRSpec) do JWST a fim de medir diretamente o brilho infravermelho do lado diurno do planeta.
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James Webb foi programado para capturar “eclipses secundários”
As observações foram planejadas para capturar “eclipses secundários” – momentos em que o planeta passa atrás da estrela e sua contribuição de luz desaparece por instantes. Comparando o brilho do sistema antes e durante esses eventos, os cientistas isolaram a emissão do planeta e derivaram sua temperatura na face voltada para a estrela. Se TOI-561 b não tivesse atmosfera, os modelos indicam que a temperatura diurna deveria atingir valores próximos de 2.700°C. O JWST, porém, mediu cerca de 1.700°C, um patamar significativamente mais baixo.
Para explicar essa diferença, os pesquisadores testaram superfícies e atmosferas plausíveis. “Precisamos mesmo de uma atmosfera densa e rica em substâncias voláteis para explicar todas as observações”, disse a coautora Anjali Piette, da Universidade de Birmingham. “Ventos fortes resfriariam o lado diurno, transportando calor para o lado noturno.”
Outro aspecto que fortalece a hipótese atmosférica é a interação entre a superfície derretida e a camada gasosa. O estudo propõe um equilíbrio dinâmico: o oceano de magma emitiria gases que alimentam a atmosfera, enquanto processos físicos e químicos devolveriam parte desses voláteis ao interior do planeta. “Enquanto gases saem do planeta para alimentar a atmosfera, o oceano de magma os suga de volta para o interior”, explicou Tim Lichtenberg, da Universidade de Groningen. “É como uma bola de lava úmida.”
Os autores apontam que a abordagem abre uma janela para investigar o interior e a atividade geológica de mundos rochosos extremamente quentes por meio de suas atmosferas. Ao combinar observações de eclipses secundários com modelos físico-químicos, é possível inferir como calor, ventos e composição interagem em ambientes extremos. Esse tipo de resultado ajuda a refinar teorias sobre a formação e a evolução de exoplanetas, ampliando o que sabemos sobre a diversidade de mundos na galáxia.
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