O Telescópio Espacial James Webb deteta pela primeira vez a manhã e a noite num exoplaneta distante

As atmosferas dos exoplanetas têm sido estudadas com potentes telescópios desde há algum tempo, mas foram sempre consideradas uniformes em todo o planeta.

Agora, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelou as diferentes condições atmosféricas nos lados da “manhã” e da “noite” do WASP-39b, um exoplaneta distante, onde o lado da manhã é mais nublado do que o lado da noite.

Dia contínuo e noite interminável

Os cientistas aprendem sobre a atmosfera de um planeta medindo a luz que recebem quando um planeta passa em frente da sua estrela; esta luz muda à medida que se filtra através da atmosfera, com assinaturas específicas que revelam diferentes moléculas na atmosfera.

Esta técnica assume que a atmosfera do exoplaneta é a mesma em toda a sua superfície. No entanto, o WASP-39b está “tidalmente bloqueado”; o planeta completa uma rotação de “dia” no mesmo tempo que demora a completar uma órbita. Isto significa que o mesmo lado do planeta está sempre virado para a sua estrela, criando um “dia” contínuo de um lado e uma “noite” interminável do outro lado do planeta; pelo meio, há também lados “matinais” e “vespertinos”.

Como o lado diurno do WASP-39b está sempre virado para a estrela, é muito mais quente do que o lado noturno. Devido à forma como o planeta gira, acredita-se que a enorme diferença de temperatura entre os dois cria um forte vento equatorial que se move numa direção, criando um lado “matinal”, onde o vento mais frio da noite viaja em direção ao lado diurno, e um lado “vespertino”, onde o vento mais quente do dia viaja em direção ao lado noturno. Os dados mostram que a noite pode atingir 800 °C, enquanto a manhã é relativamente mais fresca, 600 °C.

A forma como as nuvens se formam depende da temperatura, pelo que se previa que os lados da manhã e da tarde teriam diferentes quantidades de nuvens. Os investigadores utilizaram vários métodos de análise de dados do JWST para verificar este facto e descobriram que a manhã era mais nublada do que a tarde, como esperado.

O Dr. James Kirk, do Departamento de Física do Imperial College de Londres, diz que a maioria dos planetas observados a orbitar estrelas distantes são como o WASP-39b: “Agora, conseguimos testar as nossas teorias sobre estes planetas e, pela primeira vez, medir diretamente o lado da manhã e da noite de um exoplaneta numa vasta gama de comprimentos de onda”.

Néstor Espinoza, investigador de exoplanetas no Space Telescope Science Institute e autor principal, diz que esta análise é “particularmente interessante porque se obtém informação 3D sobre o planeta que não se obtinha antes. Porque podemos dizer que a borda noturna é mais quente, o que significa que está um pouco mais inchada. Assim, teoricamente, há uma pequena ondulação no terminador que se aproxima do lado noturno do planeta”.

Trabalho futuro

Kirk desenvolveu uma técnica de análise que se concentrou apenas na luz recebida quando o planeta transita pela superfície da estrela; uma vez que apenas as bordas do planeta “tocam” o disco da estrela nessas alturas, a luz só seria filtrada através dos lados da manhã ou da noite da atmosfera, respetivamente. Os seus resultados concordam com outras análises efetuadas por outros membros da equipa.

A equipa espera expandir a sua análise para incluir dados de mais instrumentos a bordo do JWST, incluindo aqueles que analisam a luz numa gama de comprimentos de onda, para revelar mais detalhes sobre as diferenças atmosféricas no WASP-39b.

O Dr. Kirk afirma: “Demonstrámos agora a exequibilidade deste método com o JWST, e a precisão do JWST é tão grande que abre de facto uma nova via para compreender e medir a circulação atmosférica dos exoplanetas, à qual não tínhamos sido sensíveis até agora.

Referência da notícia:

Espinoza, N. et al (2024) Inhomogeneous terminators on the exoplanet WASP-39b, Nature.