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# Física# Astrofísica terrestre e planetária

Novas Descobertas sobre a Atmosfera do TRAPPIST-1 b

Pesquisadores estudam a superfície de TRAPPIST-1 b e sua possível atmosfera usando dados do JWST.

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Recentemente, cientistas usaram o Telescópio Espacial James Webb (JWST) pra dar uma olhada mais de perto em TRAPPIST-1 b, um planeta rochoso que orbita uma estrela bem menor que o nosso sol. O objetivo era conseguir informações sobre se TRAPPIST-1 b tem uma atmosfera e como seria essa atmosfera. Uma descoberta importante foi que a temperatura do planeta sugere que ele pode não ter atmosfera nenhuma.

TRAPPIST-1 b é interessante porque está em um sistema com vários planetas rochosos, incluindo alguns que estão em uma zona onde as condições podem suportar vida. Medindo a temperatura do planeta enquanto ele passava atrás de sua estrela, os pesquisadores puderam fazer suposições sobre o que tá acontecendo na superfície. Eles descobriram que a temperatura indicava que ele provavelmente é só uma pedra nua, sem atmosfera pra ajudar a espalhar o calor.

Os pesquisadores checaram suas descobertas com diferentes modelos de como poderia ser uma atmosfera. Eles olharam especificamente pra quão grossa uma atmosfera poderia ser e ainda assim bater com as leituras de temperatura que observaram. Os resultados mostraram que se TRAPPIST-1 b tivesse uma atmosfera, ela provavelmente precisaria ser bem fina e não poderia ter muito Dióxido de Carbono. Eles descobriram que Atmosferas mais grossas que certas quantidades não eram uma opção viável com base nas observações deles.

Quando exploraram que tipos de Superfícies TRAPPIST-1 b poderia ter, descobriram que uma superfície feita de rocha rica em ferro ou basalto combinava bem com as leituras. Em contraste, superfícies feitas de materiais granitoides ou feldspáticos foram descartadas porque não conseguiriam criar as condições de temperatura certas, dado o quanto de luz o planeta recebe da sua estrela.

Tem muitos fatores a considerar quando se tenta determinar se um planeta rochoso como TRAPPIST-1 b poderia ter uma atmosfera. Um deles é como o planeta interage com sua estrela, o que pode influenciar a capacidade do planeta de manter uma atmosfera. É notado que planetas que orbitam estrelas como TRAPPIST-1 podem ter dificuldades em manter suas atmosferas devido à atividade da estrela.

Embora cientistas tenham procurado sinais de atmosferas em outros planetas rochosos, nenhuma evidência definitiva foi encontrada até agora. Alguns planetas estudados mostraram Temperaturas que também sugerem que podem estar sem atmosferas. Isso aumenta a incerteza sobre se esses planetas conseguem realmente segurar uma atmosfera.

As descobertas atuais mostram que TRAPPIST-1 b é improvável de ter uma atmosfera densa. Os pesquisadores descartaram muitos cenários atmosféricos, indicando que, embora alguns gases como dióxido de carbono possam estar presentes, se houver uma atmosfera, ela é bem fina. Outras possibilidades para composições de superfície também foram consideradas, e várias estavam consistentes com os dados observados.

A análise explicou como os pesquisadores modelaram diferentes condições atmosféricas, brincando com variáveis como misturas de gases e pressão na superfície. Eles descobriram que o dióxido de carbono deve estar presente se o planeta tiver uma atmosfera. No entanto, quanto mais grossa a atmosfera fosse, menos provável era que conseguíssemos manter essa composição diante da atividade estelar.

Se TRAPPIST-1 b for realmente uma pedra estéril, o estudo mostrou que suas leituras de temperatura se alinham com certos tipos de superfícies rochosas, principalmente basálticas ou ricas em metal. Esses materiais poderiam levar realisticamente à temperatura observada, mas outros materiais foram descartados devido às suas propriedades reflexivas, que não reteriam calor suficiente.

Por causa dos diferentes cenários possíveis, os pesquisadores estão ansiosos por futuras observações. O JWST deve reunir mais dados, incluindo medições adicionais do planeta em diferentes comprimentos de onda. Isso poderia dar uma ideia mais clara sobre se TRAPPIST-1 b tem uma atmosfera e como é sua superfície.

Entender se planetas como TRAPPIST-1 b conseguem manter atmosferas é importante pra caracterizar planetas rochosos em torno de outras estrelas, especialmente aqueles que podem ter condições favoráveis à vida. À medida que o JWST continua a observar mais planetas, ele vai ajudar a esclarecer questões sobre quais tipos de planetas podem realmente suportar vida como a conhecemos.

Resumindo, a investigação de TRAPPIST-1 b destaca as complexidades de estudar exoplanetas rochosos. As descobertas sugerem que o planeta provavelmente não tem uma atmosfera densa, e se tiver, é bem fina com pouco dióxido de carbono. Futuras observações devem iluminar mais sobre esse mundo intrigante e expandir nossa compreensão de como planetas rochosos se comportam no cosmos.

Futuras Observações e Implicações

À medida que os pesquisadores processam os dados das observações atuais, eles também estão planejando olhar para aspectos adicionais de TRAPPIST-1 b e outros mundos semelhantes. Em particular, eles devem medir o eclipse do planeta em um comprimento de onda diferente, o que poderia fornecer mais informações sobre suas propriedades. Isso poderia ajudar a distinguir entre vários cenários atmosféricos e de superfície.

A exploração contínua de TRAPPIST-1 b e seus vizinhos será crucial para responder a perguntas mais amplas sobre planetas rochosos localizados em sistemas estelares semelhantes. Essas investigações não só ajudarão os cientistas a entender as características específicas de TRAPPIST-1 b, mas também a coletar informações sobre o potencial de outros planetas rochosos para abrigar atmosferas e vida.

O conhecimento adquirido ao observar TRAPPIST-1 b também pode informar nossa compreensão de planetas em outros sistemas e dos tipos de ambientes que podem ser propícios à vida. À medida que novos dados chegam, os cientistas continuarão refinando seus modelos e teorias, criando uma imagem mais clara de como exoplanetas rochosos se formam, evoluem e interagem com seus arredores estelares.

Em conclusão, a pesquisa sobre TRAPPIST-1 b representa um passo importante para desvendar os mistérios dos exoplanetas rochosos. O potencial para futuras descobertas sobre atmosferas e superfícies continua alto, especialmente com ferramentas de ponta como o JWST. À medida que a comunidade científica trabalha para entender melhor esses mundos enigmáticos, cada observação abre caminho para novas possibilidades emocionantes em nossa busca por descobrir mais sobre a vida além da Terra.

Fonte original

Título: Constraining the Thickness of the Atmosphere of TRAPPIST-1 b from its JWST Secondary Eclipse Observation

Resumo: Recently, the first JWST measurement of thermal emission from a rocky exoplanet was reported. The inferred dayside brightness temperature of TRAPPIST-1 b at 15 $\mu$m is consistent with the planet having no atmosphere and therefore no mechanism by which to circulate heat to its nightside. In this Letter, we compare the measured secondary eclipse depth of TRAPPIST-1 b to predictions from a suite of self-consistent radiative-convective equilibrium models in order to quantify the maximum atmospheric thickness consistent with the observation. We find that plausible atmospheres (i.e., those that contain at least 100 ppm CO$_2$) with surface pressures greater than 0.01 bar (0.1 bar) are ruled out at 1$\sigma$ (3$\sigma$), regardless of the choice of background atmosphere. Thicker atmospheres of up to 10 bar (100 bar) at 1$\sigma$ (3$\sigma$) are only allowed if the atmosphere lacks any strong absorbers across the mid-IR wavelength range, a scenario that we deem unlikely. We additionally model the emission spectra for bare-rock planets of various compositions. We find that a variety of silicate surfaces match the measured eclipse depth to within 1$\sigma$, and the best-fit grey albedo is $0.02 \pm 0.11$. We conclude that planned secondary eclipse observations at 12.8 $\mu$m will serve to validate the high observed brightness temperature of TRAPPIST-1 b, but are unlikely to further distinguish among the consistent atmospheric and bare-rock scenarios.

Autores: Jegug Ih, Eliza M. -R. Kempton, Emily A. Whittaker, Madeline Lessard

Última atualização: 2023-06-26 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://arxiv.org/abs/2305.10414

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2305.10414

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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