Como o Telescópio Webb nos mostrará planetas nunca antes vistos

Quando James Webb O Telescópio Espacial (JWST) começou a operar durante o verãoE O maior e mais poderoso conjunto de espelhos e instrumentos já lançado ao espaço será direcionado para alguns dos alvos mais remotos e surpreendentes do universo: as primeiras estrelas e galáxias que se formaram em nosso universo, é claro, mas também planetas exteriores.

JWST Na verdade, não é um caçador de exoplanetas, mas com seu espelho primário de 6,5 metros e instrumentos de espectroscopia de infravermelho, é adequado para olhar mais de perto esses mundos mais longe do que nunca. Conte-nos sobre seus ingredientes e, talvez, se há sinais de vida em sua atmosfera.

astrofísico de Cornell Nicole Lewis Ele diz que planeja dedicar parte de seu tempo observando o JWST para explorar o “campo profundo” WASP-17b. que isso”Júpiter quente“Um exoplaneta a cerca de 1.000 anos-luz da Terra. O telescópio passará “80 horas olhando para um planeta em todas as direções usando uma ampla gama de instrumentos, o que nos permitirá começar a entender como são as diferentes partes do planeta.” diz Luís. inverso. Ao combinar medições de temperatura, estrutura de nuvens e química atmosférica, “seremos realmente capazes de pintar uma imagem 3D de como é o Júpiter quente WASP-17b”, disse ela.

E como seria esse planeta fora do sistema solar? Ironicamente, não parecerá muito e diferente de tudo que já vimos antes. É um pouco complicado, mas as descobertas podem reformular nossa compreensão do nosso lugar no universo.

Como serão os exoplanetas do JWST?

“Divulgação total, não vamos obter fotos bonitas dos exoplanetas”, diz Lewis. O JWST é grande e poderoso e veria bilhões de anos no passado, mas a dissolução de um exoplaneta tão distante ao lado de sua estrela que parece uma imagem do Hubble ou da Voyager de um planeta em nosso sistema solar ainda está longe de ser poderosa.

Veremos os exoplanetas ao vivo, diz Lewis, os maiores de qualquer maneira, mas eles aparecerão como “apenas um ponto brilhante”.

Não fique desapontado. Esse ponto é apenas o começo. O JWST ajudará a construir uma imagem mais complexa de exoplanetas distantes ao longo do tempo, mapeando-os com mais detalhes do que nunca e observando comprimentos de onda negligenciados.

“Quando olhamos para os planetas, pensamos neles como eles aparecem visualmente por causa da luz refletida por eles”, diz Lewis. “Mas se você realmente quer saber o que o faz funcionar, você quer olhar para ele no infravermelho”, como se você quisesse ver se existem compostos orgânicos em sua atmosfera.

O venerável Telescópio Espacial Hubble fez uma astronomia incrível, mas vê principalmente comprimentos de onda ópticos, ultravioleta e infravermelho próximo. O Telescópio Espacial Spitzer aposentado está atualmente configurado para infravermelho, mas foi descontinuado em 2020 e, embora Lewis observe que fez uma astronomia fantástica para exoplanetas, nunca foi projetado para tal missão.

Existem também telescópios terrestres que podem ver no infravermelho, mas certos comprimentos de onda não podem ser alcançados devido aos efeitos de filtragem da atmosfera da Terra. Juntos, isso significa que “conseguimos encontrar impressões digitais químicas na atmosfera” de exoplanetas, diz Lewis, “mas em quase todos os casos, tratamos a atmosfera como uniforme e homogênea, e a tratamos essencialmente como um- dimensional.”

Baseado no espaço e otimizado para uma ampla faixa do espectro infravermelho, o Webb fornecerá dados que os cientistas podem usar para criar modelos verdadeiramente multidimensionais de exoplanetas. Compreender como se organiza a sua atmosfera e em que consiste a sua composição.

“Seremos capazes de observar sinais de coisas como dióxido de carbono, monóxido de carbono, metano, todos os tipos de espécies interessantes”, diz Lewis. “Podemos começar a nos afastar dessa visão unidimensional do planeta e começar a entender como ele se parece em duas dimensões em três”.

Como será nosso sistema solar para o JWST?

Embora a capacidade de Webb de estudar os objetos mais distantes do universo atraia muito interesse e entusiasmo, um telescópio espacial também passará muito tempo olhando profundamente para as coisas mais próximas de casa.

Heidi Hamill, uma cientista multidisciplinar com Webb desde o início dos anos 2000, usará seu tempo em observação para observar praticamente tudo em nosso sistema solar fora da órbita da Lua, de Marte a asteroides e exoplanetas, e até mesmo os estranhos mundos gelados de o Cinturão de Kuiper.

Você pode estar muito animado para ver Urano. O gigante gelado, anular e inclinado, foi visitado apenas uma vez pela Voyager 2 em 1986, e está orbitando na distância certa para um campo de visão ideal para Webb. Nós realmente vamos conseguir algumas fotos muito legais de Urano usando a web, embora é claro que será infravermelho.

Ao explicar como seria Urano a partir de Webb, ela aponta para um conjunto de imagens do gigante gasoso obtidas pelo Hubble, o Observatório Keck e o Very Large Telescope Europeu (VLT). Os topos das nuvens azul e rosa aparecem nas imagens ópticas e no infravermelho próximo obtidas pelo Hubble e Keck, mas as imagens no infravermelho médio obtidas pelo VLT parecem um pouco nebulosas, ou como um pedaço de carvão quente na parte de trás de uma fornalha.

“O Webb terá melhor qualidade de imagem”, diz Hamill. “Poderemos fortalecer essas imagens e elas não parecerão tão pixeladas.”

Webb permitirá que Hamel e outros cientistas planetários entendam melhor como as atmosferas superior e inferior de Urano interagem. O espectrômetro de Webb permitirá que eles mapeiem a composição química do planeta como nunca antes.

“De onde vem o metano? De onde vem o etano?”, pergunta Hamel. “Seremos capazes de extrair essa química em função da altura e descobrir as conexões.

por que isso Importa – Não é coincidência que os cientistas que observam exoplanetas e planetas distantes em nosso quintal estejam todos interessados ​​nos espectros e na composição química de seus alvos. Observações como essas nem sempre fornecem imagens impressionantes imediatamente – você pode colá-las em um pôster como em muitas imagens do Hubble, mas com o tempo elas podem ajudar os cientistas a pintar uma imagem conceitual mais ampla e profunda de como todos os planetas e sistemas solares trabalho, incluindo o nosso.

Lewis diz que os cientistas passam muito tempo tentando responder a perguntas sobre como chegamos aqui.

Como nosso sistema solar se formou? Como se descobriu que a Terra é o único planeta habitável do sistema solar?

“Mas sempre tivemos uma amostra de apenas oito coisas para comparar, certo? Agora teremos uma amostra de 300 a 400 coisas”, diz ela. “Isso nos permite testar nossos modelos para a física e a química do que faz os planetas se moverem.”