Uma colaboração inovadora entre a Universidade Estadual de Michigan, a Universidade Estadual do Arizona e o Laboratório Nacional Lawrence-Livermore está desvendando os segredos da formação planetária. Utilizando o Telescópio Espacial James Webb e modelos computacionais avançados, o programa KRONOS está a analisar as atmosferas de exoplanetas jovens, alguns dos quais são tão antigos como os dinossauros. Ao estudar como a luz das estrelas interage com as atmosferas planetárias, os cientistas esperam juntar as peças das origens destes mundos distantes - e talvez descobrir condições propícias à vida.
Os astrónomos há muito que tentam responder a uma questão fundamental: como se formam os planetas? Agora, uma nova colaboração da Michigan State University, da Arizona State University e do Lawrence Livermore National Laboratory pretende usar telescópios avançados e computação de alta energia para desvendar este mistério.
A equipa de investigação passou 154 horas a bordo do Telescópio Espacial James Webb (JWST) estudando as atmosferas de sete exoplanetas (planetas fora do nosso sistema solar) que se formaram há menos de 300 milhões de anos, aproximadamente na mesma altura em que os dinossauros caminharam pela Terra. Além das observações do JWST, a equipe desenvolverá modelos atmosféricos detalhados usando supercomputadores no Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL) no âmbito do programa KRONOS. Estes modelos podem fornecer informações importantes sobre como os planetas se formam, evoluem e se podem suportar condições propícias à vida.
“Compreender a composição das atmosferas de planetas de diferentes idades ainda é uma grande incógnita porque estes planetas são difíceis de encontrar e ainda mais difíceis de caracterizar,” disse a co-investigadora principal do projecto KRONOS, Adina Feinstein, Sagan Fellow da NASA e professora assistente na MSU. “Com a precisão e os instrumentos do JWST, estamos entusiasmados por começar a abordar diretamente questões sobre a aparência dos planetas natais.”
O JWST opera há três anos como uma missão conjunta da NASA, da Agência Espacial Europeia e da Agência Espacial Canadense. Existem cerca de 6.000 planetas na Via Láctea e o número continua a aumentar. É óbvio que a formação de planetas está em toda parte. No entanto, detalhes sobre o processo de formação do planeta permanecem indefinidos. Uma forma de descobrir é observar planetas de diferentes idades, especialmente exoplanetas jovens com menos de 300 milhões de anos, à medida que passam pelas suas estrelas hospedeiras.
Durante este processo, parte da luz das estrelas passa pela atmosfera do planeta e moléculas como a água ou o dióxido de carbono absorvem parte da luz. Os cientistas observam os trânsitos dos exoplanetas em diferentes comprimentos de onda para explorar como absorvem a luz, o que pode revelar a composição das atmosferas dos exoplanetas.
Computando os segredos de mundos distantes
Ao usar modelos atmosféricos baseados na física, os astrônomos podem explorar a composição dos exoplanetas e conectá-los às teorias de formação e evolução planetária. O problema é que esses modelos são computacionalmente caros. Para resolver esse problema, a equipe KRONOS ganhou 22 milhões de horas de computação por meio do programa LLNL Computing Grand Challenge. Este programa fornece aos cientistas do LLNL amplos recursos de computação institucional para conduzir pesquisas de ponta.
Os modelos criados pelo KRONOS serão utilizados para compreender a composição de várias atmosferas de exoplanetas. Isto, por sua vez, pode ser usado para entender como os planetas se formam.
"Estamos a dar alguns primeiros passos para detectar as atmosferas de exoplanetas jovens - um grupo em grande parte desconhecido. Através da nossa parceria estratégica, vamos ultrapassar os limites dos modelos e dados para encontrar novas informações sobre as atmosferas planetárias e as suas estrelas hospedeiras," disse Luis Welbanks, co-investigador principal do KRONOS, investigador do 51Pegasib e novo professor assistente na Universidade Estatal do Arizona. “Os nossos resultados irão lançar luz sobre os processos físicos e químicos que moldam estes mundos distantes, fornecendo orientação para futuros estudos teóricos e observacionais.”
Escopo expandido: de sete planetas para setenta planetas
Além dos sete planetas que o KRONOS está estudando, a equipe irá gerar modelos para todos os 70 exoplanetas observados pelo JWST.
"A modelagem unificada de uma amostra tão grande de planetas - desde mundos quentes mais massivos que Júpiter, até planetas temperados e planetas pequenos com a massa da Terra - nunca foi feita antes", disse o investigador principal do LLNL, Peter McGill. "Esta tarefa só pode ser verdadeiramente realizada usando a plataforma de computação de alto desempenho de classe mundial do LLNL."
Depois de concluído, o modelo atmosférico desenvolvido pela equipe será disponibilizado à comunidade astronômica. O objetivo é incentivar a ciência aberta e colaborativa e ter um impacto duradouro na área.
Compilado de /ScitechDaily