GJ 486b: uma atmosfera em torno de uma super-Terra que orbita estrela anã vermelha classe M?

O MIRI é o Instrumento de infravermelho médio do Telescópio Espacial James Webb, o qual no inverno passado teve problemas com fricção em uma das rodas que seleciona entre comprimentos de onda curtos, médios e longos. Agora parece que há de fato um problema, por menor que seja, que afeta a quantidade de luz registrada pelos sensores do MIRI.

Os problemas parecem menores e estão sob investigação, o que é muito importante porque precisamos dos recursos do MIRI para estudar sistemas como o GJ 486, onde um exoplaneta rochoso em trânsito pode ou não mostrar vestígios de água em uma atmosfera que pode ou não estar lá. O MIRI deve ajudar a resolver o problema, que foi levantado por meio de observações com outro instrumento JWST, o Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec). Este último mostra evidências tentadoras de vapor d’água, mas o problema é desvendar se esse sinal está vindo do planeta rochoso ou da estrela.

Isso aponta para uma questão importante. GJ 486b é cerca de 30% maior que a Terra e três vezes mais massivo. Trata-se de uma super-Terra rochosa orbitando sua anã vermelha em um período de aproximadamente de 36 horas (1,5 dias terrestres). A proximidade com a estrela eventualmente exige o efeito de bloqueio de maré, com um lado sempre escuro, o outro voltado para a estrela. Se o vapor de água NIRSpec está apontando realmente vem de uma atmosfera planetária, então essa atmosfera lida com temperaturas de superfície na faixa de 430 graus Celsius e o bombardeio contínuo de radiação ultravioleta e raios-X associada a essas estrelas. Isso seria uma notícia encorajadora para outros sistemas nos quais os mundos rochosos orbitam mais longe, na zona habitável de uma anã M.

Sarah Moran (Universidade do Arizona, Tucson) é a principal autora do estudo, que foi aceito para publicação no The Astrophysical Journal Letters, afirmou:

Nós vemos um sinal, e quase certamente é devido à água. Mas ainda não podemos dizer se essa água faz parte da atmosfera do planeta, o que significa que o planeta tem uma atmosfera, ou se estamos apenas vendo uma assinatura de água vinda da estrela.

Sarah Moran

O truque aqui é que vemos GJ 486b transitando sua estrela, permitindo aos astrônomos implantar a espectroscopia de transmissão, na qual a luz da estrela passa pela atmosfera de um planeta e fornece informações sobre quais moléculas são encontradas ali. Isso é feito somente após o espectro da estrela sem o planeta em trânsito ter sido observado. Quedas nesse espectro durante os trânsitos contam a história, mas neste caso não podemos ter certeza de sua origem. O espectro plano durante os trânsitos aumenta em comprimentos de onda infravermelhos curtos e o vapor de água parece ser o culpado, mas as estrelas podem ter seu próprio vapor de água.

Assim, as manchas estelares não podem ser descartadas, embora ainda não haja evidências de que o planeta tenha cruzado alguma delas durante os dois trânsitos para os quais esses dados foram obtidos. Mesmo uma estrela de classe G muito mais quente como o nosso Sol pode mostrar vestígios de vapor de água nas manchas solares, que são muito mais frias do que a superfície circundante. Uma anã vermelha classe M tal qual GJ 486 é relativamente mais fria que o Sol, tornando possível a detecção de vapor de água em suas manchas estelares.

Então imagine o cenário. Se temos uma atmosfera aqui, temos que explicar como ela pode existir apesar da erosão contínua forçada pelo calor e irradiação da estrela. Isso levaria a suspeitar de reabastecimento vulcânico à medida que os materiais são ejetados do interior do planeta. Um programa observacional JWST já agendado usando o MIRI estudará o lado diurno do planeta em busca de sinais de uma atmosfera que possa circular calor. Daí a importância de ajustar as pequenas falhas do MIRI para resolver uma grande questão.

No caso de as próximas observações do MIRI não conseguirem detectar definitivamente uma atmosfera, as observações de comprimento de onda mais curto e de alta precisão podem fornecer evidências a favor ou contra uma atmosfera no GJ 486b. Por fim, nossos espectros estelares e de transmissão JWST NIRSpec/G395H, combinados com recuperações e modelos estelares, sugerem um planeta sem ar com uma estrela hospedeira manchada ou uma atmosfera planetária significativa contendo vapor d’água. Dada a concordância entre nossa modelagem estelar e as recuperações atmosféricas para o cenário local, esta interpretação pode ter uma ligeira vantagem sobre uma atmosfera rica em água. No entanto, uma verdadeira determinação da natureza do GJ 486b permanece no horizonte, com observações de comprimento de onda mais amplas segurando a chave para a localização deste mundo ao longo da costa cósmica.

Moran et al.

O artigo assinado por Moran et al., intitulado “High Tide or Riptide on the Cosmic Shoreline? A Water-Rich Atmosphere or Stellar Contamination for the Warm Super-Earth GJ~486b from JWST Observations”, está disponível em The Astrophysical Journal Letters

Fontes

Centauri Dreams: GJ 486b: An Atmosphere around a Rocky M-dwarf Planet? por Paul Gilster

NASA: Webb Finds Water Vapor, But From a Rocky Planet or Its Star?

._._.