Obter imagens diretas de exoplanetas permite estudar suas atmosferas e seus ambientes medindo suas intensidades em diferentes comprimentos de onda. Já conhecemos vários desses sistemas graças a instrumentos em solo equipados com óticas adaptativas extremas em telescópios de 8 a 10 metros. No entanto, o telescópio espacial James Webb abre acesso ao infravermelho médio, uma faixa de comprimento de onda que ainda não havia sido utilizada.
Imagens do sistema HR 8799 revelando 4 planetas gigantes jovens a 10.65 e 11.40 microns (1 e 2), e o disco interno de poeiras a 15.50 e 23 microns (3 e 4), sendo este último mais brilhante que os planetas nos comprimentos de onda mais elevados.
© Anthony Boccaletti
De fato, os exoplanetas situam-se muito próximos de suas estrelas hospedeiras, que são também muito mais brilhantes, e portanto, menos facilmente observáveis. Para detectá-los, é necessário usar um coronógrafo, um sistema utilizado para atenuar a luz estelar e assim revelar os planetas em suas órbitas.
Uma equipe francesa envolvendo cientistas do CNRS Terre & Univers concebeu nos anos 2000 um novo tipo de coronógrafo: o mascarador de fase em quatro quadrantes. Três desses mascaradores, assim como um mascarador chamado de "Lyot" (em homenagem ao inventor do coronógrafo solar nos anos 1930), estão instalados no instrumento MIRI, cujo sistema de imagem foi projetado e realizado na França. Este sistema permite, pela primeira vez, obter imagens de exoplanetas em comprimentos de onda de 10 a 20 microns.
Graças a essa tecnologia, baseada em medições fotométricas no infravermelho médio e combinada com observações em infravermelho próximo desde o solo, uma nova estimativa, mais precisa, do diâmetro desses planetas (entre 1 e 1.5 raios de Júpiter) é possível. Esta estimativa parece mais coerente com as previsões dos modelos de evolução planetária, considerando sua idade de 30 Ma.
Além disso, enquanto se esperava detectar apenas três desses planetas, a sensibilidade do coronógrafo do MIRI permitiu detectar também um quarto, ainda mais próximo da estrela HR8799. A presença de amônia na atmosfera, que estava sendo pesquisada no mais frio dos quatro planetas, não pôde ser confirmada. Finalmente, o disco interno constituído por poeiras micrométricas nunca havia sido imagiado antes. Sua presença implica que provavelmente não há outros planetas gigantes a menos de 15 unidades astronômicas da estrela.
Outros sistemas exoplanetários jovens serão observados com o coronógrafo do MIRI buscando, em particular, a assinatura da amônia para planetas com temperatura inferior a 1000 Kelvin, contribuindo ainda mais para o nosso conhecimento dos mecanismos de formação dos exoplanetas.
Referência:
Imaging detection of the inner dust belt and the four exoplanets in the HR 8799 system with JWST's MIRI coronagraph Anthony Boccaletti et al.
Astronomy & Astrophysics (A&A), 686, A33 (2024)
https://doi.org/10.1051/0004-6361/202347912