As diferentes condições atmosféricas dos lados 'matutino' e 'noturno' de um planeta distante foram reveladas pelo Telescópio Espacial James Webb.
Impressão artística da atmosfera do exoplaneta - WASP-39b, Crédito: NASA, ESA, CSA, R. Crawford (STScI)
As atmosferas de exoplanetas – aqueles fora do nosso Sistema Solar – têm sido medidas usando telescópios poderosos há algum tempo. No entanto, a atmosfera sempre foi tratada como sendo a mesma em todo o planeta.
A nova análise, publicada hoje na Nature, foca em um planeta com uma atmosfera extraordinária, revelando lados distintos de 'manhã' e 'tarde' do planeta. O estudo, liderado pelo Space Telescope Science Institute e analisado em parte por um pesquisador do Imperial College London, revela um lado da manhã mais nublado do que o lado da tarde.
"Não existe planeta assim no nosso Sistema Solar."
Dr. James Kirk
Pesquisador do Imperial College
O planeta gigante, chamado WASP-39b, tem um raio maior que Júpiter, mas com massa similar à de Saturno e orbita uma estrela a cerca de 700 anos-luz de distância da Terra. Ele também está muito próximo de sua estrela, fazendo com que sua temperatura máxima diária de superfície seja de mais de 1000°C, e significa que ele completa uma rotação de 'dia' no mesmo tempo que leva para completar uma órbita.
Isso também significa que ele é 'travado por maré': o mesmo lado do planeta sempre fica de frente para sua estrela, da mesma forma que o mesmo lado da Lua sempre fica de frente para a Terra. Isso cria um lado 'diurno' constante e um lado 'noturno' constante do planeta, mas também, crucialmente, entre eles há os lados 'matutino' e 'noturno'.
Dr. James Kirk , do Departamento de Física do Imperial College London, disse: “Não há planeta como este em nosso Sistema Solar, mas a maioria dos planetas que observamos orbitando estrelas distantes estão mais próximos, com órbitas curtas, como WASP-39b. Agora, conseguimos testar nossas teorias sobre esses planetas e, pela primeira vez, medir diretamente o lado matutino e vespertino de um exoplaneta em uma ampla faixa de comprimento de onda.”
Néstor Espinoza, pesquisador de exoplanetas no Space Telescope Science Institute e autor principal do estudo, comentou: “Esta análise também é particularmente interessante porque você está obtendo informações 3D sobre o planeta que não estava obtendo antes. Como podemos dizer que a borda noturna é mais quente, isso significa que está um pouco mais inchada. Então, teoricamente, há uma pequena ondulação no terminador se aproximando do lado noturno do planeta.”
Mudança de luz
Cientistas descobrem informações sobre as atmosferas de exoplanetas medindo a luz recebida quando o planeta passa na frente de sua estrela. Ao fazer isso, a luz da estrela é alterada ao ser filtrada pela atmosfera do planeta. Essas alterações são detectadas por instrumentos no Telescópio Espacial James Webb (JWST), com assinaturas específicas revelando diferentes moléculas na atmosfera.
Essa técnica, no entanto, pressupõe que a atmosfera do planeta seja praticamente a mesma em toda a sua superfície.
Em WASP-39b, o lado diurno, sempre voltado para a estrela, é muito mais quente que o lado noturno. Devido à forma como o planeta gira, acredita-se que essa enorme diferença de temperatura crie um vento forte no equador movendo-se em uma direção. É isso que cria o lado "matutino" — onde o vento noturno mais frio viaja para o lado diurno; e o lado "noturno" — onde o vento diurno quente é levado para o lado noturno. Os dados revelam que a noite é significativamente mais quente, com escaldantes 800 °C, e a manhã, relativamente mais fria, com 600 °C.
A forma como as nuvens se formam depende da temperatura, então a equipe esperava que os lados da manhã e da noite tivessem quantidades diferentes de cobertura de nuvens. Eles usaram vários métodos de análise dos dados do JWST para testar isso, descobrindo que a manhã estava mais nublada do que a noite, como previsto.
Análises de correspondência
O Dr. Kirk desenvolveu uma das técnicas de análise, que focava apenas na luz recebida quando o planeta começava e terminava sua passagem pela superfície da estrela. Como apenas as bordas do planeta "tocam" o disco da estrela nesses momentos, a luz da estrela seria filtrada apenas pelos lados da manhã ou da noite da atmosfera, respectivamente.
Os resultados da análise do Dr. Kirk coincidiram bem com outras análises concluídas por outros membros da equipe, que incluíam pesquisadores dos Estados Unidos e da Europa.
A equipe agora quer expandir sua análise para incluir dados de mais instrumentos a bordo do JWST. O telescópio carrega instrumentos que podem analisar luz em uma gama de comprimentos de onda de luz – do visível ao infravermelho – o que pode revelar mais detalhes sobre as diferenças atmosféricas no WASP-39b.
O Dr. Kirk disse: “Agora demonstramos a viabilidade desse método com o JWST, e a precisão do JWST é tão imensa que realmente abre um novo caminho para entender e medir a circulação atmosférica de exoplanetas aos quais éramos anteriormente bastante insensíveis.”