Gigantes gasosos orbitando nosso sol mostram um padrão claro; quanto mais massivo o planeta, menor a porcentagem de elementos "pesados" (algo que não seja hidrogênio e hélio) na atmosfera do planeta. Mas na galáxia, as composições atmosféricas dos planetas gigantes não se encaixam na tendência do sistema solar, descobriu uma equipe internacional de astrônomos.

Usando o Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA, os pesquisadores descobriram que a atmosfera do exoplaneta HD149026b, um "Júpiter quente" orbitando uma estrela comparável ao nosso Sol, é superabundante nos elementos mais pesados ??carbono e oxigênio - muito acima do que os cientistas imaginariam. esperar para um planeta de sua massa. Além disso, a proporção diagnóstica de carbono para oxigênio de HD149026b, também conhecida como "Smertrios", é elevada em relação ao nosso sistema solar.

Essas descobertas, publicadas em "High atmosférico enriquecimento de metal para um planeta de massa de Saturno" na Nature em 27 de março, são um primeiro passo importante para obter medições semelhantes para uma grande amostra de exoplanetas, a fim de procurar tendências estatísticas, disseram os pesquisadores. Eles também fornecem informações sobre a formação do planeta.

"Parece que cada planeta gigante é diferente, e estamos começando a ver essas diferenças graças ao JWST", disse Jonathan Lunine, o David C. Duncan Professor de Ciências Físicas na Faculdade de Artes e Ciências e co-autor do estudo. "Neste artigo, determinamos quantas moléculas existem em relação ao componente primário do gás, que é o hidrogênio, o elemento mais comum no universo. Isso nos diz muito sobre como este planeta se formou."

Os planetas gigantes do nosso sistema solar exibem uma correlação quase perfeita entre a composição geral e a composição e massa atmosférica , disse Jacob Bean, professor de astronomia e astrofísica da Universidade de Chicago e principal autor do artigo. Os planetas extra-solares mostram uma diversidade muito maior de composições gerais, mas os cientistas não sabiam quão variadas eram suas composições atmosféricas, até esta análise de HD149026b.

"Mostramos definitivamente que as composições atmosféricas dos planetas extra-solares gigantes não seguem a mesma tendência que é tão clara nos planetas do sistema solar", disse Bean. “Planetas extrasolares gigantes mostram uma ampla diversidade em composições atmosféricas, além de sua ampla diversidade de composições gerais”.

Smertrios, por exemplo, é superenriquecido em comparação com sua massa, disse Lunine. "É a massa de Saturno, mas sua atmosfera parece ter até 27 vezes a quantidade de elementos pesados ??em relação ao seu hidrogênio e hélio que encontramos em Saturno."

Essa proporção, chamada de "metalicidade" (embora inclua muitos elementos que não são metais), é útil para comparar um planeta com sua estrela natal ou com outros planetas em seu sistema, disse Lunine. Smertrios é o único planeta conhecido neste sistema planetário particular.

Outra medida importante é a proporção de carbono para oxigênio na atmosfera de um planeta, que revela a “receita” dos sólidos originais em um sistema planetário, disse Lunine. Para Smertrios, é cerca de 0,84 – maior do que em nosso sistema solar. No nosso sol, é um pouco mais de um carbono para cada dois átomos de oxigênio (0,55).

“Juntas, essas observações pintam a imagem de um disco de formação de planetas com sólidos abundantes ricos em carbono”, disse Lunine. "HD149026b adquiriu grandes quantidades deste material à medida que se formava."

Embora uma abundância de carbono possa parecer favorável para as chances de vida, uma alta proporção de carbono para oxigênio na verdade significa menos água em um planeta ou em um sistema planetário – um problema para a vida como a conhecemos.

Smertrios é um primeiro caso interessante de composição atmosférica para este estudo em particular, disse Lunine, que tem planos para observar mais cinco exoplanetas gigantes no próximo ano usando o JWST. Muito mais observações são necessárias antes que os astrônomos possam descobrir quaisquer padrões entre planetas gigantes ou em sistemas com múltiplos planetas gigantes ou planetas terrestres para a diversidade de composição que os astrônomos estão começando a documentar.

“A origem dessa diversidade é um mistério fundamental em nossa compreensão da formação do planeta”, disse Bean. “Nossa esperança é que outras observações atmosféricas de planetas extrassolares com o JWST quantifiquem melhor essa diversidade e produzam restrições em tendências mais complexas que possam existir”.