Uma equipe de pesquisadores analisou como uma classe de exoplanetas conhecida como sub-Netunos pode abrigar atmosferas semelhantes a fuligem, o que desafia estudos anteriores sobre a composição atmosférica desses mundos, que cogitavam a presença de metano.

O trabalho foi publicado recentemente no The Astrophysical Journal Letters e buscou entender a composição de sub-Netunos com temperaturas de equilíbrio entre cerca de 500 e 800 kelvin — o equivalente a 227 °C e 527 °C.

Webb estudando os planetas com “motores a combustão”

Em ciência planetária, a temperatura de equilíbrio de um planeta é a temperatura teórica que ele teria se fosse aquecido apenas pela estrela que orbita;

Para o estudo, os pesquisadores usaram uma série de modelos de computador para simular a produção de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, conhecidos como PAHs, nas atmosferas desses exoplanetas;

Os PAHs são encontrados dentro e na superfície da fuligem, que atua como uma espécie de esponja para essas moléculas. Além da temperatura de equilíbrio, a equipe levou em conta a razão carbono-oxigênio, ou C/O, e a metalicidade das atmosferas;

Ao final, os pesquisadores concluíram que as altas atmosferas dos sub-Netunos funcionam como grandes motores de combustão, e os chamaram de “soot factories”, ou “fábricas de fuligem”;

Segundo o estudo, a atmosfera transporta os PAHs para camadas mais altas, onde o Telescópio Espacial James Webb (JWST, na sigla em inglês) poderia potencialmente observá-los com seus instrumentos;

A equipe também observou que a quantidade de PAHs atinge o pico em 600 K, mas diminui em temperaturas de equilíbrio maiores e menores, além de variar conforme diferentes valores de C/O e metalicidade.

“Até onde sei, esta é a primeira vez que alguém aplicou a engenharia química ao campo do estudo de exoplanetas”, afirmou a doutora Jeehyun Yang, pesquisadora de pós-doutorado na Universidade de Chicago (EUA) e autora principal do estudo. “Acho que é um ótimo estudo de caso que mostra como ter pessoas de todas as origens pode ajudar a desvendar esses mistérios.”

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Os pesquisadores relacionaram vários sub-Netunos aos dados obtidos no estudo, com informações vindas do Webb e do Telescópio Espacial Hubble, da NASA.

Entre esses exoplanetas estão:

GJ 436 b, a 32 anos-luz;

GJ 1214 b, a 48 anos-luz;

HD 97658 b, a 70 anos-luz;

GJ 3090 b, a 73 anos-luz;

LP 791-18 c, a 86 anos-luz;

TOI-836 c, a 90 anos-luz;

GJ 9827 d, a 97 anos-luz;

GJ 3470 b, a 100 anos-luz;

TOI-674 b, a 150 anos-luz.

Nas conclusões, a equipe destacou que GJ 1214 b é o candidato mais promissor para abrigar uma atmosfera produtora de fuligem, considerando sua temperatura de equilíbrio, sua razão C/O e sua metalicidade.

Localizado a aproximadamente 48 anos-luz da Terra, GJ 1214 b tem massa e raio estimados em cerca de 6,26 e 2,74 vezes os da Terra, respectivamente.

Ele completa uma órbita em torno de sua estrela anã vermelha em aproximadamente 1,58 dia. Estrelas anãs vermelhas são menores e mais frias que o Sol. Por estar extremamente próximo de sua estrela, o exoplaneta é travado por maré, o que significa que mantém sempre o mesmo lado voltado para o astro.

Como resultado, o Webb já mediu diferenças significativas de temperatura entre o lado diurno e o lado noturno do planeta, indicando que GJ 1214 b não transfere calor com eficiência dentro de sua atmosfera. Sua temperatura de equilíbrio é de aproximadamente 550 K, dentro da faixa analisada pelo estudo, e sua composição atmosférica apresenta alta metalicidade.

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