Vapor de água no exoplaneta WASP-96 b

O Telescópio Espacial James Webb estudou a atmosfera do planeta gigante gasoso WASP-96 b.

Embora muitas pessoas não saibam do que se trata a espectroscopia, ela é fundamental no estudo de qualquer objeto estelar , seja estrelas, galaxias, nebulosas , rochas espaciais, planetas e exoplanetas.

Um espectro de transmissão feito a partir de uma única observação usando o Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) da Webb revela características atmosféricas do exoplaneta gigante de gás quente WASP-96 b.  

Um espectro de transmissão é feito comparando a luz estelar filtrada através da atmosfera de um planeta à medida que se move pela estrela, com a luz estelar não filtrada detectada quando o planeta está ao lado da estrela. Cada um dos 141 pontos de dados (círculos brancos) neste gráfico representa a quantidade de um comprimento de onda específico de luz que é bloqueado pelo planeta e absorvido por sua atmosfera. 

Nesta observação, os comprimentos de onda detectados pelo NIRISS variam de 0,6 mícrons (vermelho) a 2,8 mícrons (no infravermelho próximo). A quantidade de luz das estrelas bloqueada varia de cerca de 13.600 partes por milhão (1,36%) a 14.700 partes por milhão (1,47%).

Os pesquisadores são capazes de detectar e medir a abundância de gases-chave na atmosfera de um planeta com base no padrão de absorção , as localizações e alturas dos picos no gráfico: cada gás tem um conjunto característico de comprimentos de onda que absorve. A temperatura da atmosfera pode ser calculada com base em parte na altura dos picos: um planeta mais quente tem picos mais altos. Outras características, como a presença de neblina e nuvens, podem ser inferidas com base na forma geral de diferentes porções do espectro.  

As linhas cinzentas que se estendem acima e abaixo de cada ponto de dados são barras de erro que mostram a incerteza de cada medição ou a faixa razoável de valores reais possíveis. Para uma única observação, o erro nessas medições é notavelmente pequeno.

A linha azul é um modelo de melhor ajuste que leva em consideração os dados, as propriedades conhecidas de WASP-96 b e sua estrela (por exemplo, tamanho, massa, temperatura) e as características da atmosfera. Os pesquisadores podem variar os parâmetros do modelo – alterando características desconhecidas, como a altura das nuvens na atmosfera e a abundância de vários gases , para obter um ajuste melhor e entender melhor como é realmente a atmosfera. A diferença entre o modelo de melhor ajuste mostrado aqui e os dados simplesmente reflete o trabalho adicional a ser feito na análise e interpretação dos dados e do planeta. 

Embora a análise completa do espectro leve mais tempo, é possível tirar várias conclusões preliminares. Os picos marcados no espectro indicam a presença de vapor de água. A altura dos picos de água, que é menor do que o esperado com base em observações anteriores, é evidência da presença de nuvens que suprimem as características de vapor de água. A inclinação descendente gradual do lado esquerdo do espectro (comprimentos de onda mais curtos) é indicativa de possível neblina. A altura dos picos, juntamente com outras características do espectro, é usada para calcular uma temperatura atmosférica de cerca de 725°C (1350°F).  

Este é o espectro de transmissão de exoplanetas infravermelho mais detalhado já coletado, o primeiro espectro de transmissão que inclui comprimentos de onda maiores que 1,6 mícrons com resolução e precisão tão alta e o primeiro a cobrir toda a faixa de comprimento de onda de 0,6 mícrons (luz vermelha visível) a 2,8 mícrons (infravermelho próximo) em um único disparo. A velocidade com que os pesquisadores conseguiram fazer interpretações confiáveis ​​do espectro é mais uma prova da qualidade dos dados. 

A observação foi feita usando o modo Single-Object Slitless Spectroscopy (SOSS) do NIRISS, que envolve a captura do espectro de um único objeto brilhante, como a estrela WASP-96, em um campo de visão. 

WASP-96 b é um exoplaneta gigante gasoso quente que orbita uma estrela parecida com o Sol a cerca de 1.150 anos-luz de distância, na constelação de Phoenix. O planeta orbita extremamente perto de sua estrela (menos de 1/20 da distância entre a Terra e o Sol) e completa uma órbita em menos de 3½ dias terrestres. A descoberta do planeta, baseada em observações terrestres, foi anunciada em 2014. A estrela, WASP-96, é um pouco mais velha que o Sol, mas tem aproximadamente o mesmo tamanho, massa, temperatura e cor.

A ilustração de fundo de WASP-96 b e sua estrela é baseada na compreensão atual do planeta tanto da espectroscopia NIRISS quanto de observações anteriores terrestres e espaciais. Webb não capturou uma imagem direta do planeta ou de sua atmosfera.

Créditos: ILUSTRAÇÃO: NASA, ESA, CSA, STScI