O Telescópio Espacial James Webb, da NASA, está nos dando novas percepções sobre o futuro distante de sistemas solares como o nosso, à medida que a agência continua a revelar os segredos do universo e nosso lugar nele. Bilhões de anos atrás, uma estrela semelhante ao Sol, à medida que se aproximava do fim de sua vida, aumentou de tamanho de forma impressionante para se tornar uma gigante vermelha antes de ejetar suas camadas externas, deixando um núcleo remanescente quente conhecido como anã branca.
Como gigante vermelha, a estrela deveria ter engolido e destruído quaisquer planetas próximos. Ainda assim, astrônomos encontraram um exoplaneta do tamanho de Júpiter orbitando a anã branca a cada 34 horas, a uma distância de menos de 2 milhões de milhas (3 milhões de quilômetros).
Para resolver o mistério de como esse exoplaneta sobreviveu, uma equipe internacional de astrônomos usou o Telescópio Espacial James Webb, da NASA, para observar o trânsito do exoplaneta WD 1856 b, do tamanho de Júpiter, passando em frente à sua estrela hospedeira, medindo a temperatura do planeta e detectando moléculas em sua atmosfera. Eles descobriram que o planeta é significativamente mais quente do que o esperado e determinaram como, muito provavelmente, ele chegou à sua órbita extremamente apertada em torno da estrela anã branca. Os resultados oferecem uma janela para o futuro de planetas como Júpiter após a morte do Sol, bilhões de anos no futuro.
Os resultados publicados na quarta-feira na revista Nature.
WD 1856 b foi descoberto em 2020 por cientistas usando o TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), da NASA, e o aposentado Telescópio Espacial Spitzer. Ele orbita a anã branca WD 1856+534, que está a cerca de 80 anos-luz da Terra. “O planeta tem aproximadamente o tamanho de Júpiter, mas a anã branca que ele orbita tem o tamanho da Terra, então o planeta é sete vezes maior do que sua estrela”, disse o autor principal Ryan MacDonald, da Universidade de St. Andrews, no Reino Unido.
WD 1856 b orbita extremamente perto de sua estrela hospedeira, a uma distância 50 vezes menor do que a órbita da Terra em torno do Sol. Se o WD 1856 b estivesse originalmente orbitando nessa distância, ele teria sido destruído enquanto a estrela era uma gigante vermelha. Como ele sobreviveu à morte de sua estrela hospedeira e acabou em sua posição atual?
Imagem: Exoplaneta WD 1856 b (Conceito Artístico)
Exoplaneta WD 1856 b, mostrado neste conceito artístico, é um gigante gasoso que orbita sua estrela a uma distância 50 vezes menor do que a Terra orbita o Sol. Observações do Telescópio Espacial James Webb, da NASA, determinaram a temperatura do planeta e detectaram moléculas em sua atmosfera.
Arte: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Quão grande, quão quente
O novo estudo usou o Webb para observar o planeta passando em frente à sua estrela. Esse trânsito forneceu informações únicas sobre a massa do planeta, que está entre quatro e onze vezes a massa de Júpiter.
A equipe também conseguiu determinar a temperatura do planeta. Durante o trânsito, a luz da estrela foi parcialmente bloqueada, mas a luz no infravermelho foi reduzida menos do que em outros comprimentos de onda. A diferença foi a luz no infravermelho emitida pelo planeta a partir do próprio calor. Os dados indicaram que o planeta tem uma temperatura de cerca de 260 graus Fahrenheit (126 graus Celsius) — significativamente mais quente do que seria se sua única fonte de calor fosse a luz da anã branca. Essa descoberta intrigante acabou sendo o fato-chave que comprovou como o planeta deve ter alcançado sua órbita atual.
Christopher O’Connor, da Northwestern University, em Illinois, coautor do artigo, foi responsável por rastrear a temperatura do planeta de volta no tempo. O’Connor disse: “A grande questão é como o WD 1856 b acabou onde está hoje, e existem duas teorias. Uma é que o planeta foi engolido pela estrela hospedeira enquanto ela morria, e conseguiu sobreviver por dentro. A outra é que a migração ocorreu devido ao efeito gravitacional de outros objetos no sistema. A anã branca faz parte de um sistema triplo de estrelas, e as estrelas companheiras poderiam ter influenciado a órbita do WD 1856 b.”
Os pesquisadores perceberam que não havia uma fonte de energia presente para gerar esse calor hoje, então ele deve ser energia residual de um período anterior, quando o planeta foi aquecido. Usando modelos de como objetos subestelares como o WD 1856 b esfriam ao longo do tempo, em conjunto com os novos dados do Webb, a equipe conseguiu projetar a temperatura de volta no tempo e deduzir quando o aquecimento deve ter acontecido. O momento é fundamental para determinar se o aquecimento veio de ter sido engolido pela gigante vermelha ou se ocorreu durante uma migração para dentro.
Eles concluíram que o aquecimento provavelmente aconteceu entre 3 e 5,5 bilhões de anos depois que a estrela se tornou uma anã branca. Nesse cenário, o planeta estava em uma órbita mais distante, o que o manteve seguro da estrela durante a fase destrutiva de gigante vermelha, e só migrou para sua localização atual mais tarde. “À medida que o planeta se movia para dentro, suas interações com a forte gravidade da anã branca o teriam aquecido consideravelmente, e ele vem esfriando desde então”, disse O’Connor.
A luz da estrela passando pela atmosfera do planeta também captou informações sobre sua composição química. “Vimos as assinaturas características de pequenas partículas de nuvem e de hidrocarbonetos, mais provavelmente metano, que é a primeira vez que vemos uma atmosfera em um planeta transitando uma estrela morta”, disse a coautora Victoria Boehm, da Cornell University. “Recentemente observamos mais quatro trânsitos do WD 1856 b com o Webb para fazer uma análise mais profunda da química de sua atmosfera, e mal podemos esperar para ver os resultados.”
Imagem: Exoplaneta WD 1856 b (Espectro de Transmissão)
O Telescópio Espacial James Webb, da NASA, mediu os constituintes do exoplaneta WD 1856 b enquanto ele passava em frente à sua estrela, encontrando sinais de metano. O WD 1856 b orbita uma estrela anã branca do tamanho da Terra. Como resultado, o planeta bloqueia mais da metade da luz da estrela.
Ilustração: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
Possível futuro do sistema solar
Em aproximadamente cinco bilhões de anos, o Sol ficará sem combustível de hidrogênio em seu núcleo e vai se expandir para mais de 100 vezes o tamanho atual, tornando-se uma estrela de gigante vermelha. Em seguida, ele vai desprender suas camadas externas e encerrar sua vida como uma estrela anã branca. Mercúrio, Vênus e possivelmente a Terra serão destruídos pela gigante vermelha. No entanto, o destino dos planetas mais distantes, especialmente os gigantes gasosos, é incerto. Encontrar e estudar planetas em órbita ao redor dos remanescentes de estrelas semelhantes ao Sol após sua morte é uma forma de aprender o que pode acontecer com o nosso próprio sistema solar no futuro distante.
“Estamos acostumados a olhar para trás no tempo quando usamos telescópios, mas esta é a primeira vez que conseguimos olhar para frente para o que pode acontecer com os planetas externos ao redor do remanescente de uma estrela semelhante ao Sol”, disse MacDonald. “É como usar uma máquina do tempo para espiar o distante futuro do nosso sistema solar.”
O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciência espacial do mundo. O Webb está resolvendo mistérios no nosso sistema solar, olhando além para mundos distantes ao redor de outras estrelas e investigando as estruturas misteriosas e as origens do nosso universo e do nosso lugar nele. O Webb é um programa internacional liderado pela NASA, com seus parceiros, ESA (Agência Espacial Europeia) e CSA (Agência Espacial Canadense).
Para saber mais sobre o Webb, visite:
https://science.nasa.gov/webb
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Exoplaneta WD 1856 b (Conceito Artístico)
Exoplaneta WD 1856 b, mostrado neste conceito artístico, é um gigante gasoso que orbita sua estrela a uma distância 50 vezes menor do que a Terra orbita o Sol. Observações do Telescópio Espacial James Webb, da NASA, determinaram a temperatura do planeta e detectaram moléculas em sua atmosfera.
Exoplaneta WD 1856 b (Espectro de Transmissão)
O Telescópio Espacial James Webb, da NASA, mediu os constituintes do exoplaneta WD