Imagem de um super-Júpiter temperado na vizinhança próxima do Sistema Solar
Batizado de Epsilon Indi Ab, o exoplaneta orbita ao redor de Eps Ind A, uma estrela um pouco menor e mais fria que o nosso Sol, mas pertencente à mesma classe etária.
Até hoje, são conhecidos apenas alguns planetas gigantes gasosos frios em órbita de estrelas da idade do Sol. Todos foram detectados indiretamente por meio de medições de velocidades radiais. De fato, à medida que os planetas esfriam e contraem ao longo de sua evolução, eles se tornam muito menos luminosos e, portanto, mais difíceis de serem imagiados.
Imagem artística de um gigante gasoso frio em órbita de uma anã vermelha.
Crédito: T. Müller (MPIA/HdA)
Foi precisamente pelo método das velocidades radiais que a presença de Eps Ind Ab pôde ser identificada, uma gigante gasosa bastante semelhante a Júpiter, embora um pouco mais massiva. No entanto, em trabalhos anteriores baseados em uma cobertura temporal insuficiente da órbita, a massa do exoplaneta, bem como a distância orbital que o separa de sua estrela hospedeira, foram subestimados.
De fato, Eps Ind Ab leva cerca de 200 anos para completar uma órbita ao redor de sua estrela. As observações de alguns anos eram, portanto, insuficientes para determinar sua órbita com grande precisão.
Para caracterizar mais precisamente a órbita deste planeta, uma equipe de astrônomos liderada pelo MPIA e que inclui dois pesquisadores do Observatório de Paris - PSL, adotou uma outra abordagem de detecção: a imagem direta. Esta medição foi possibilitada graças às capacidades de imagem sem precedentes do JWST operando no infravermelho térmico.
O coronógrafo MIRI, um instrumento fruto do know-how do Observatório de Paris - PSL A equipe escolheu usar a câmera MIRI (Instrumento de Infravermelho Médio) do JWST, equipada com um coronógrafo projetado e fabricado no LESIA do Observatório de Paris - PSL em colaboração com o CEA. Sua máscara de fase atenua a luz da estrela ao realizar um eclipse artificial. Estas observações também se beneficiaram da "proximidade" (em escala cósmica) de Eps Ind A em relação à Terra, que é de apenas 12 anos-luz. Quanto mais próxima a estrela, maior a separação angular com o planeta na imagem, o que permite reduzir a contaminação da luz da estrela hospedeira na do planeta. A escolha de MIRI se revelou excelente, pois o instrumento operando no infravermelho médio revela objetos frios e pouco luminosos.
Por que Eps Ind Ab é interessante?
Este planeta é um dos exoplanetas mais frios observados até o momento. Com uma temperatura em torno de zero grau Celsius, ele é muito mais frio do que a grande maioria dos outros exoplanetas até agora imagiados.
Imagens obtidas por MIRI nos comprimentos de onda do infravermelho médio 10,65 (à esquerda) e 15,55 micrômetros (à direita).
Crédito: T. Müller (MPIA/HdA), E. Matthews (MPIA)
Eps Ind Ab gira ao redor de sua estrela hospedeira Eps Ind A em uma órbita excêntrica e elíptica, cujo ponto mais distante deve situar-se entre 20 e 40 unidades astronômicas. Esta órbita equivale à de Netuno ao redor do Sol.
A imagem direta dos exoplanetas é particularmente útil para sua caracterização. Os cientistas podem, de fato, coletar diretamente sua luz em diferentes comprimentos de onda. No caso presente, para o exoplaneta Eps Ind Ab, a análise se baseou em três imagens disponíveis: duas provenientes do JWST/MIRI e outra obtida no solo com o instrumento VISIR do VLT.
Eps Ind Ab é menos luminosa do que o esperado em comprimentos de onda mais curtos. Isso pode indicar a presença de grandes quantidades de elementos pesados, em particular carbono, que dão origem a moléculas como metano, dióxido de carbono e monóxido de carbono, comumente encontradas em planetas gigantes gasosos. Por outro lado, isso pode indicar que o planeta possui uma atmosfera nublada.
Eps Ind Ab oferece assim uma oportunidade única de estudar a composição atmosférica de verdadeiros análogos do Sistema Solar.
Este trabalho, liderado por Elisabeth Matthews, pesquisadora no Instituto Max Planck de Astronomia na Alemanha, foi publicado sob o título "A temperate super-Jupiter imaged with JWST in the mid-infrared", em um artigo da revista Nature em 24 de julho de 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07837-8