Os astrónomos fizeram uma descoberta inovadora utilizando o Telescópio Espacial James Webb: a primeira deteção confirmada de gás sulfureto de hidrogénio nas atmosferas de três exoplanetas massivos que orbitam a estrela HR 8799. Esta descoberta fornece evidências críticas sobre como estes gigantes gasosos se formaram, sugerindo que acumularam materiais sólidos no início do seu desenvolvimento – um processo que poderá lançar luz sobre a formação de planetas em todo o Universo.
O Sistema HR 8799: Um Laboratório Único
HR 8799 é uma estrela relativamente jovem, com apenas 30 milhões de anos, localizada a aproximadamente 129 anos-luz de distância, na constelação de Pégaso. Ao contrário da maioria dos exoplanetas, que são detectados indiretamente, os quatro planetas que orbitam HR 8799 (b, c, d e e) são diretamente visíveis através de telescópios poderosos. Estes super-Júpiteres têm entre cinco e dez vezes a massa de Júpiter e orbitam a grandes distâncias da sua estrela – cerca de 15 vezes mais longe do que a Terra está do Sol.
Este sistema é notável porque é o único atualmente conhecido por hospedar quatro gigantes gasosos massivos. A descoberta levanta questões fundamentais sobre como tais sistemas se formam, dado que a maioria dos outros sistemas exoplanetários observados têm companheiros em menor número ou menores.
Enxofre como indicador-chave da formação sólida
A equipe de pesquisa, liderada pelo Dr. Jean-Baptiste Ruffio, da Universidade da Califórnia, San Diego, usou a sensibilidade excepcional de Webb para analisar a composição atmosférica dos planetas c, d e e. A principal descoberta? A presença de gás sulfeto de hidrogênio (H₂S).
Por que o enxofre é importante? Ao contrário do carbono ou do oxigênio, que podem se originar tanto de gás quanto de materiais sólidos em um disco planetário, o enxofre nessas distâncias de uma estrela deve ter vindo de material sólido. O enxofre em fase gasosa não sobreviveria a estas temperaturas. Isto significa que os planetas acumularam enxofre na forma de sólidos durante a sua formação.
“Não há como esses planetas terem acumulado enxofre como gás”, explicou o Dr. Jerry Xuan, pesquisador de pós-doutorado na UCLA e Caltech.
A equipa desenvolveu novas técnicas de análise de dados para extrair os sinais fracos das observações de Webb, dado que os planetas são aproximadamente 10.000 vezes mais ténues que a sua estrela.
Tendências Universais na Composição do Planeta
A proporção de enxofre para hidrogênio, bem como de carbono e oxigênio, é significativamente maior nesses exoplanetas do que no próprio HR 8799. Isto indica uma diferença de composição distinta entre os planetas e a sua estrela-mãe.
Curiosamente, este mesmo padrão de enriquecimento em elementos pesados também é observado em Júpiter e Saturno no nosso Sistema Solar. Isto sugere que planetas em diferentes sistemas podem formar-se com uma tendência semelhante de acumular elementos pesados em proporções aproximadamente iguais.
“Não é fácil explicar o enriquecimento uniforme de carbono, oxigênio, enxofre e nitrogênio em Júpiter, mas o fato de estarmos vendo isso em um sistema diferente sugere que há algo universal acontecendo na formação dos planetas”, disse o Dr.
Implicações futuras para pesquisas de planetas semelhantes à Terra
Os métodos utilizados neste estudo – separar visual e espectralmente os planetas das suas estrelas – serão cruciais para futuras pesquisas sobre exoplanetas. Embora atualmente limitados a gigantes gasosos, à medida que os telescópios melhoram, os cientistas antecipam a aplicação destas técnicas para estudar em detalhe planetas semelhantes à Terra.
A procura de análogos da Terra continua a ser um objectivo a longo prazo, com os cientistas a estimar que poderá levar décadas até obterem um espectro de um planeta semelhante à Terra e começarem a procurar potenciais bioassinaturas na sua atmosfera. No entanto, essas descobertas marcam um passo significativo em direção a esse objetivo final.
Em conclusão, a deteção de sulfureto de hidrogénio nas atmosferas dos gigantes gasosos de HR 8799 confirma que estes planetas se formaram através da acreção de materiais sólidos, acrescentando evidências crescentes de padrões universais na formação planetária. Esta descoberta fornece informações valiosas para futuras pesquisas de exoplanetas, aproximando-nos da compreensão da diversidade de sistemas planetários para além do nosso.
