Ondas gravitacionais descobertas acidentalmente em Júpiter. De que se trata?
Acontece que o que não está à procura é mais interessante do que o que está à procura. Não se trata de um enigma, mas de uma ocorrência muito comum na ciência. Foi o que aconteceu quando observámos a Grande Mancha Vermelha de Júpiter.
Júpiter, o planeta gigante do nosso Sistema Solar, tem sido objeto de numerosos estudos. Muitas características físicas deste planeta ainda não são bem conhecidas. As abordagens observacionais são igualmente numerosas: desde a banda rádio até à banda X, passando por todo o espetro eletromagnético, tirando partido da capacidade de cada banda eletromagnética para captar aspetos diferentes.
Uma característica que sempre atraiu o interesse dos astrónomos é o movimento dos gases na atmosfera de Júpiter. Observações em diferentes bandas espectrais, utilizando uma variedade de instrumentos terrestres e telescópios espaciais, levaram a uma melhor compreensão da dinâmica atmosférica deste planeta.
A Grande Mancha Vermelha
A Grande Mancha Vermelha é uma das características distintivas deste planeta. É uma região permanente de alta pressão que dá origem a uma tempestade anticiclónica (que gira na direção oposta à dos furacões que se formam na Terra). Está permanentemente posicionada no hemisfério sul do planeta, presa entre duas correntes de jato. É tão grande que é claramente visível mesmo com um pequeno telescópio.
Em julho de 2022, o Telescópio Espacial James Webb observou a Grande Mancha Vermelha com a câmara de infravermelhos NIRCam para extrair novas informações sobre as camadas atmosféricas acima da mancha.
E foi assim que, por "acaso", o que James Webb planeava observar acabou por ser muito menos interessante do que aquilo que ele não procurava e que, em vez disso, foi descoberto.
Observações na banda do infravermelho próximo mostraram que a camada superior da atmosfera perto da Grande Mancha não é homogénea, mas tem estruturas complexas caracterizadas por arcos escuros e pontos brilhantes. A existência destas estruturas é atribuída à presença de ondas gravitacionais.
Ondas de gravidade
No caso terrestre, o excesso de calor recebido pela região equatorial do Sol em relação a outras latitudes desencadeia uma dinâmica nas camadas atmosféricas. Uma vez que Júpiter, devido à sua maior distância do Sol, recebe apenas 4% mais calor do que a Terra, os astrónomos assumiram que a atmosfera superior de Júpiter era "calma" e, por isso, não era particularmente interessante.
Surpreendentemente, porém, as imagens de infravermelhos do James Webb mostraram que se trata de um fenómeno muito complexo e estruturado. Os astrónomos acreditam que não depende da radiação solar, mas que existe algum mecanismo responsável.
O líder do projeto de investigação que levou à descoberta, Henrik Melin, da Universidade de Leicester, acredita que as estruturas observadas na atmosfera superior são produzidas por ondas gravitacionais. Estas seriam geradas na atmosfera inferior, altamente turbulenta, e depois propagar-se-iam em altitude, modificando a estrutura e o brilho (gerando zonas escuras menos quentes e zonas brilhantes mais quentes).
As ondas de gravidade são geradas na interface entre dois fluidos diferentes. Por exemplo, no caso da terra, a superfície do mar representa a interface entre o fluido "água" e o fluido "ar". Aqui, geram-se as ondas do mar, que são um exemplo de ondas de gravidade.
Mas, mesmo no interior da atmosfera, podem gerar-se ondas de gravidade que, ao propagarem-se, podem gerar impulsos convectivos que, num curto espaço de tempo, dão origem a tempestades organizadas em bandas que se deslocam ao longo da direção de propagação das ondas.
As ondas gravitacionais observadas em Júpiter são muito mais fortes do que as observadas na Terra. Na sequência desta descoberta inesperada, a equipa já planeou outras observações com o James Webb, mas também com o Juice, para compreender a origem destas ondas e a forma como se propagam na atmosfera superior.