Astrônomos usaram o Telescópio Espacial James Webb, da NASA, para obter uma imagem direta de 29 Cygni b, que tem massa 15 vezes a de Júpiter. Eles encontraram evidências de elementos químicos pesados, como carbono e oxigênio, o que sugere fortemente que ele se formou como um planeta por acreção dentro de um disco protoplanetário.
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Imagem: NASA, ESA, CSA, William Balmer (JHU, STScI), Laurent Pueyo (STScI); Processamento de imagem: Alyssa Pagan (STScI)
Planetas, como os do nosso sistema solar, se formam em um processo de baixo para cima, no qual pequenos fragmentos de rocha e gelo se agrupam e crescem ao longo do tempo. Mas, quanto mais massivo é o planeta, mais difícil fica explicar sua formação desse jeito.
Astrônomos usaram o Telescópio Espacial James Webb, da NASA, para examinar 29 Cygni b, um objeto com cerca de 15 vezes a massa de Júpiter orbitando uma estrela próxima. Eles encontraram múltiplas linhas de evidência de que 29 Cygni b, de fato, se formou por esse processo de baixo para cima, trazendo novos insights sobre como os planetas mais massivos surgem. Um artigo descrevendo essas descobertas foi publicado na terça-feira em The Astrophysical Journal Letters.
O processo de formação planetária é amplamente entendido como ocorrendo dentro de gigantescos discos de gás e poeira ao redor de estrelas por meio de um processo chamado acreção. A poeira se aglomera em pedrinhas, que colidem e crescem cada vez mais, formando protoplanetas e, eventualmente, planetas. Os maiores então coletam gás para se tornarem gigantes como Júpiter. Como leva mais tempo para os gigantes gasosos se formarem, e o disco de material que forma planetas eventualmente evapora e desaparece, os sistemas planetários acabam tendo muito mais planetas pequenos do que planetas grandes.
Em contraste, estrelas se formam quando uma vasta nuvem de gás se fragmenta e cada pedaço colapsa sob sua própria gravidade, ficando menor e mais denso. Um processo de fragmentação semelhante poderia, teoricamente, ocorrer também em discos protoplanetários. Isso poderia explicar por que alguns objetos muito massivos são encontrados a bilhões de milhas de suas estrelas hospedeiras, em regiões onde o disco protoplanetário deveria ser pouco denso demais para que a acreção ocorresse.
Imagem: Exoplaneta 29 Cygni b (Imagem do NIRCam)
Astrônomos usaram o Telescópio Espacial James Webb, da NASA, para obter uma imagem direta de 29 Cygni b, que tem massa 15 vezes a de Júpiter. Eles encontraram evidências de elementos químicos pesados, como carbono e oxigênio, o que sugere fortemente que ele se formou como um planeta por acreção dentro de um disco protoplanetário.
Imagem: NASA, ESA, CSA, William Balmer (JHU, STScI), Laurent Pueyo (STScI); Processamento de imagem: Alyssa Pagan (STScI)
29 Cygni b fica na linha divisória entre o que pode ser explicado por esses dois mecanismos diferentes. Ele tem massa 15 vezes a de Júpiter e orbita sua estrela a uma distância média de 1,5 bilhão de milhas (2,4 bilhões de quilômetros), aproximadamente a mesma distância de Urano no nosso sistema solar. A equipe de pesquisa o mirou porque ele poderia resultar de qualquer um dos processos.
“Em modelos de computador, é muito fácil a fragmentação em um disco disparar para massas muito mais altas do que 29 Cygni b. Esta é a menor massa que você poderia plausivelmente obter. Mas, ao mesmo tempo, é cerca da maior massa que você poderia obter por acreção”, disse o autor principal William Balmer, da Johns Hopkins University e do Space Telescope Science Institute, ambos em Baltimore.
O programa de observação de Balmer usou o NIRCam (Near-Infrared Camera, Câmera de Infravermelho Próximo) do Webb no modo coronagráfico para obter uma imagem direta de 29 Cygni b. Este planeta foi o primeiro de quatro objetos visados pelo programa, e todos são conhecidos por ter massa entre 1 e 15 vezes a de Júpiter. A equipe também exigiu que seus alvos orbitassem a cerca de 9 bilhões de milhas (15 bilhões de quilômetros) de suas estrelas.
Os planetas eram todos jovens e ainda estavam quentes por causa de sua formação, com temperaturas entre aproximadamente 1.000 e 1.900 graus Fahrenheit (530 a 1.000 graus Celsius). Isso garantiria que a química de suas atmosferas fosse semelhante à dos planetas de HR 8799, cujo sistema Balmer estudou anteriormente .
Ao escolher filtros apropriados, a equipe conseguiu procurar sinais de luz absorvida por dióxido de carbono (CO2) e monóxido de carbono (CO), o que permitiu determinar a quantidade desses elementos químicos mais pesados, que os astrônomos chamam coletivamente de metais.
Eles encontraram forte evidência de que 29 Cygni b é enriquecido em metais em relação à sua estrela hospedeira, que é semelhante ao nosso Sol em sua composição. Dada a massa do planeta, a quantidade de elementos pesados que ele contém equivale a cerca de 150 Terras. Isso sugere que ele acumulou grandes quantidades de sólidos enriquecidos em metal a partir de um disco protoplanetário.
Imagem: Exoplaneta 29 Cygni b (Conceito Artístico)
O exoplaneta 29 Cygni b, visto neste conceito artístico, é um gigante gasoso com cerca de 15 vezes a massa de Júpiter. Astrônomos estudaram 29 Cygni b com o Telescópio Espacial James Webb, da NASA. Eles determinaram que ele provavelmente se formou por acreção, e não por fragmentação do disco.
Ilustração: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
A equipe também usou uma matriz de telescópios ópticos terrestres chamada CHARA (Center for High Angular Resolution Astronomy) para determinar se a órbita do planeta está alinhada com a rotação da estrela. Eles confirmaram o alinhamento, o que seria esperado para um objeto que se formou a partir de um disco protoplanetário.
“Foi possível atualizar a órbita do planeta, e também observamos a estrela hospedeira para determinar sua orientação em relação a essa órbita”, disse Ash Messier, coautor e estudante de pós-graduação na Johns Hopkins University. “Mostramos que a inclinação do planeta está bem alinhada com o eixo de rotação da estrela, algo semelhante ao que vemos nos planetas do nosso sistema solar.”
“Juntas, essas evidências sugerem fortemente que 29 Cygni b se formou dentro de um disco protoplanetário por acreção rápida de material rico em metais, e não por fragmentação de gás”, disse Balmer. “Em outras palavras, ele se formou como um planeta e não como uma estrela.”
À medida que a equipe reúne dados sobre os outros três alvos do programa, planeja procurar evidências de diferenças de composição entre os planetas de menor massa e os de maior massa. Isso deve fornecer insights adicionais sobre seus mecanismos de formação.
O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciência espacial do mundo. O Webb está resolvendo mistérios em nosso sistema solar, olhando além para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigando as estruturas e origens misteriosas do nosso universo e nosso lugar nele. O Webb é um programa internacional liderado pela NASA, com seus parceiros ESA (European Space Agency) e CSA (Canadian Space Agency).
Para saber mais sobre o Webb, visite:
https://science.nasa.gov/webb
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Exoplaneta 29 Cygni b (Imagem do NIRCam)
Astrônomos usaram o Telescópio Espacial James Webb, da NASA, para obter uma imagem direta de 29 Cygni b, que tem massa 15 vezes a de Júpiter. Eles encontraram evidências de elementos químicos pesados, como carbono e oxigênio, o que sugere fortemente que ele se formou como um planeta por acreção dentro de um disco protoplanetário.
Exoplaneta 29 Cygni b (Conceito Artístico)
O exoplaneta 29 Cygni b, visto neste conceito artístico, é um gigante gasoso com cerca de 15 vezes a massa de Júpiter. Astrônomos estudaram 29 Cygni b com o Telescópio Espacial James Webb, da NASA. Eles determinaram que ele provavelmente se formou por acreção, e não por fragmentação do disco.
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Fonte: NASA