Espera-se que o Telescópio Espacial James Webb de US$ 10 bilhões da NASA conte a história do universo com clareza sem precedentes na próxima década. Mas e se interpretarmos mal os detalhes?

Em um estudo publicado na Nature Astronomy , pesquisadores de Harvard e do MIT alertam que os modelos que os astrônomos usam para decodificar sinais baseados em luz das atmosferas de exoplanetas podem não ser precisos o suficiente para representar com precisão os dados que o novo telescópio está capturando. Eles dizem que, se esses modelos não forem aprimorados, as ferramentas se depararão com uma parede de precisão e, como resultado, os cálculos sobre as propriedades planetárias, como temperatura, pressão e composição elementar, podem estar errados em uma ordem de magnitude.

“O que temos que fazer é simular a atmosfera com nossos modelos computacionais e comparar com a realidade do que o JWST vê nesses planetas, mas se nossos modelos estiverem incompletos ou incorretos, então você pode imaginar que essa comparação do modelo com a realidade ganhou não funciona e levará a interpretações incorretas”, disse Clara Sousa-Silva, professora assistente de física no Bard College e ex-bolsista do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, onde grande parte da pesquisa ocorreu.

“Nosso estudo mostra que, se quisermos maximizar o número e a qualidade desses insights que podemos obter dos incríveis dados do JWST, ainda temos muito trabalho a fazer na Terra, porque não há uma maneira padronizada e infalível de interpretar nossas observações de atmosferas alienígenas”, acrescentou Sousa-Silva.

Os cientistas do CfA Iouli Gordon, Robert J. Hargreaves e Roman V. Kochanov também trabalharam no estudo. Foi liderado por Prajwal Niraula e Julien de Wit do MIT.

Os cientistas dizem que o problema está nos modelos de opacidade que os astrônomos usam para descrever e prever a composição das atmosferas dos exoplanetas. O processo começa com a luz das estrelas. À medida que um planeta passa por sua estrela, a luz estelar passa por sua atmosfera. Observatórios como o Webb medem essa luz, absorvendo cores e comprimentos de onda específicos que correspondem a diferentes átomos e moléculas na atmosfera.

Os astrônomos quebram a primeira camada desses dados para ver se algo como vapor de água está presente. Em seguida, vêm os modelos de opacidade, que medem como a luz interage com a matéria para revelar propriedades atmosféricas. Foi aí que os pesquisadores detectaram o problema.

Quando eles simularam os níveis de dados que o Webb poderia coletar em exoplanetas e os executaram pelos modelos de opacidade mais usados, eles descobriram que os modelos não estavam à altura da precisão avançada do Webb.

Os modelos de opacidade produziram números sobre as condições atmosféricas que foram considerados “bons ajustes” com os dados, mas podem resultar em múltiplas interpretações. Os pesquisadores descobriram que as medições estavam erradas em cerca de 0,5 a 1 dex, também conhecido como ordem de magnitude, um número multiplicado pela décima potência. Eles dizem que isso cria uma incrível gama de possibilidades, e os modelos atuais não conseguem distinguir aqueles que são precisos ou errados.

Por exemplo, um grupo pode determinar que a temperatura de um planeta é de cerca de 80 graus F, um paraíso agradável. Outro grupo, olhando para o mesmo planeta, poderia interpretar os dados para dizer que o planeta é um deserto escaldante a 572 graus F. Os modelos atuais também não seriam capazes de dizer se a atmosfera de um planeta é 5 ou 25 por cento de água.

As implicações de interpretações errôneas como essa podem fazer a diferença para determinar se um exoplaneta pode suportar vida.

O artigo fornece algumas ideias para refinar os modelos atuais ou criar outros melhores, mas nenhum está pronto para ser usado. Para chegar lá, os pesquisadores dizem que será necessário coletar muito mais medições da atmosfera planetária da Webb e muito trabalho teórico e de laboratório realizando novas medições e cálculos para refinar nossa compreensão de como a luz interage com várias moléculas.

“Esses dados terão que ser validados e divulgados por meio de bancos de dados espectroscópicos”, disse Gordon. “Isso levará alguns anos, mas é definitivamente uma solução viável.”