A NASA contribuirá com um instrumento para uma missão espacial europeia que explorará pela primeira vez as atmosferas de centenas de exoplanetas, ou seja, planetas que orbitam estrelas além do Sol. O instrumento, CASE (Contribution to ARIEL Spectroscopy of Exoplanet) adiciona recursos científicos à missão de pesquisa da Agência Espacial Europeia ESA para estudar exoplanetas, ARIEL (Atmospheric Remote-sensing Infrared Exoplanet Large-survey). A sonda ARIEL com o CASE a bordo deverá ser lançada em 2028.

CASE será gerenciado pelo Laboratório de Propulsão a Jato da NASA em Pasadena, Califórnia, com o astrofísico do JPL Mark Swain como investigador principal.

“Estou emocionado que a NASA faça parceria com a ESA nesta missão histórica para ampliar o entendimento de como são feitas as atmosferas dos exoplanetas e como esses planetas se formam e evoluem”, disse Thomas Zurbuchen, administrador associado da Missão Científica da NASA. Diretoria em Washington. “Quanto mais informações tivermos sobre exoplanetas, mais chegamos a entender as origens do nosso sistema solar e avançar nossa busca por planetas semelhantes à Terra em outros lugares”.

Até agora, os cientistas encontraram mais de 4.000 exoplanetas confirmados na Via Láctea. O telescópio espacial Kepler, aposentado da NASA, e o ativo Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) são dois observatórios que contribuíram para essa contagem. Esses telescópios descobriram planetas observando o brilho da luz de uma estrela que escurece quando um planeta cruza sua face, um evento chamado “trânsito”.

ARIEL, carregando CASE, levará a caça a exoplanetas através de trânsitos a um passo adiante, aprofundando-se nos planetas já conhecidos.

ARIEL poderá ver as impressões digitais químicas, ou “espectros”, da atmosfera de um planeta à luz de sua estrela. Para fazer isso, a espaçonave observará a luz das estrelas fluindo através das atmosferas dos planetas enquanto passam em frente às estrelas, bem como a luz emitida pelas atmosferas dos planetas antes e depois de desaparecerem atrás das estrelas. Essas impressões digitais permitirão aos cientistas estudar as composições, temperaturas e processos químicos nas atmosferas dos planetas observados por ARIEL.

Essas impressões digitais químicas das atmosferas de exoplanetas são extremamente fracas. Identificá-los é um enorme desafio para os astrônomos e requer um telescópio para observar estrelas individuais por um longo tempo. Mas muitos observatórios espaciais são polivalentes e precisam dividir seu tempo entre diferentes tipos de investigações científicas.

A ARIEL será a primeira espaçonave totalmente dedicada a observar centenas de atmosferas de exoplanetas, procurando identificar seu conteúdo, temperaturas e processos químicos. A adição de CASE, que observará nuvens e neblinas, fornecerá uma imagem mais abrangente das atmosferas de exoplanetas que ARIEL observa.

Até agora, os telescópios só conseguiram sondar cuidadosamente as atmosferas de um punhado de exoplanetas para determinar suas químicas.

A amostra muito maior e mais diversificada da ARIEL permitirá aos cientistas olhar para esses mundos não apenas como objetos exóticos individuais, mas como uma população, e descobrir novas tendências em seus pontos em comum e diferenças.

O instrumento CASE será sensível à luz em comprimentos de onda no infravermelho próximo, invisíveis aos olhos humanos, bem como à luz visível. Isso complementa o outro instrumento da ARIEL, chamado espectrômetro de infravermelho, que opera com comprimentos de onda mais longos.

O CASE examinará especificamente as nuvens e neblinas dos exoplanetas – determinando quão comuns eles são, bem como eles influenciam as composições e outras propriedades das atmosferas planetárias.

O CASE também permitirá medições do albedo de cada planeta, a quantidade de luz que o planeta reflete.

A sonda se concentrará em planetas excepcionalmente quentes em nossa galáxia, com temperaturas superiores a 320 graus centígrados.

É mais provável que esses planetas transitem com sua estrela do que os que orbitam mais longe, e seus curtos períodos orbitais oferecem mais oportunidades para observar trânsitos em um determinado período de tempo.

Mais trânsitos fornecem aos astrônomos mais dados, permitindo que eles revelem a fraca impressão digital química da atmosfera de um planeta.

A população quente do planeta de ARIEL incluirá gigantes gasosos como Júpiter, bem como planetas gasosos menores chamados mini-Netuno e mundos rochosos maiores que o nosso planeta chamado super-Terras.

Embora esses planetas sejam muito quentes para abrigar a vida como a conhecemos, eles nos dirão muito sobre como os planetas e os sistemas planetários se formam e evoluem.

Além disso, as técnicas e idéias aprendidas no estudo de exoplanetas com ARIEL e CASE serão úteis quando os cientistas usarem telescópios futuros para olhar para mundos menores, mais frios e rochosos, com condições que se assemelham mais aos da Terra.

O instrumento CASE consiste em dois detectores e componentes eletrônicos associados que contribuem para o sistema de orientação da ARIEL.

O CASE aproveita os mesmos detectores e eletrônicos que a NASA está contribuindo para a missão Euclid da ESA, que sondará questões profundas sobre a estrutura do universo e seus dois maiores componentes misteriosos: matéria escura e energia escura.

A sonda ARIEL com o CASE a bordo ficará na mesma órbita do Telescópio Espacial James Webb, da NASA, que está programado para ser lançado em 2021. Ambos viajarão a cerca de 1,5 milhão de quilômetros da Terra até um ponto especial de estabilidade gravitacional chamado Lagrange Point 2. Esse local permite que a sonda circule o Sol junto com a Terra, usando pouco combustível para manter sua órbita.

Embora Webb também seja capaz de estudar atmosferas de exoplanetas, e seus instrumentos abrangem uma faixa de luz semelhante à ARIEL, Webb terá como alvo uma amostra menor de exoplanetas para estudar com mais detalhes. Como o tempo de Webb será dividido, compartilhado com investigações em outros aspectos do universo, ele fornecerá conhecimento detalhado sobre exoplanetas específicos, em vez de pesquisar centenas.

ARIEL será lançado vários anos após o Webb, para poder aproveitar as lições aprendidas com o Webb em termos de planejamento de observações e seleção de quais planetas estudar.

Fonte: https://www.nasa.gov/feature/jpl/nasa-instrument-to-probe-planet-clouds-on-european-mission