Webb identifica contrastes entre amanhecer e entardecer em exoplaneta extremamente quente

Telescópio James Webb revela diferenças atmosféricas em exoplaneta extremo.

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) possibilitou a observação de diferenças significativas entre as regiões de amanhecer e entardecer do exoplaneta WASP-121 b. Este gigante gasoso orbita muito próximo de sua estrela, apresentando condições extremas que intrigam os cientistas.

Um estudo publicado na revista Nature Astronomy e liderado por um estudante de doutorado do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha, confirmou previsões feitas por modelos teóricos sobre a atmosfera dos planetas ultraquentes. Os resultados ajudam a entender melhor as dinâmicas atmosféricas desses mundos distantes.

A alta sensibilidade do James Webb foi crucial para detectar variações na luz que atravessa a atmosfera do exoplaneta durante seu trânsito em frente à estrela. Esse fenômeno permite que os pesquisadores analisem a composição e as características das camadas gasosas que envolvem o planeta.

Durante as observações, os cientistas notaram uma diferença na quantidade de luz infravermelha absorvida entre as regiões de transição do planeta, conhecidas como terminadores. Os dados indicaram que a região do entardecer absorve mais luz do que a do amanhecer, resultado de diferenças de temperatura e composição química na atmosfera.

Os ventos extremamente fortes presentes na atmosfera do exoplaneta transportam calor do lado iluminado para o lado escuro. Isso faz com que a região do entardecer receba mais energia, elevando sua temperatura em comparação à área do amanhecer.

O aquecimento dos gases atmosféricos provoca uma expansão, aumentando o volume da atmosfera e a absorção de radiação proveniente da estrela. Esse comportamento foi diretamente observado pelos instrumentos do James Webb.

Além disso, as observações revelaram mudanças em compostos químicos, como o monóxido de carbono, que apresentou um sinal mais intenso na região mais quente. Contudo, os cientistas acreditam que esse aumento não necessariamente indica uma maior quantidade da molécula, mas sim uma alteração na interação do gás com a luz devido às altas temperaturas.

Por outro lado, os dados sobre a água mostraram uma diminuição real na quantidade de moléculas presentes na atmosfera. As altas temperaturas são capazes de quebrar as moléculas de água, separando seus componentes químicos e reforçando a ideia de que os ventos transportam calor para a região do entardecer, intensificando a destruição dessas moléculas.

O WASP-121 b pertence a uma classe de planetas que apresentam rotação sincronizada com sua órbita, resultando em um hemisfério permanentemente voltado para a estrela e outro em constante escuridão. Essa configuração gera diferenças extremas de temperatura, com o lado iluminado alcançando cerca de 2.770 kelvin, enquanto o lado noturno apresenta temperaturas em torno de 1.000 kelvin.

Para investigar as diferenças entre amanhecer e entardecer, os pesquisadores utilizaram a rotação do planeta durante o trânsito, permitindo a observação de diferentes regiões atmosféricas ao longo do tempo. Os espectrógrafos do James Webb foram fundamentais para essa análise, dividindo a luz em diferentes comprimentos de onda e identificando a presença de gases na atmosfera.

Os cientistas adotaram uma abordagem inovadora, analisando a variação do sinal ao longo da observação, em vez de combinar todas as medições em um único resultado. Essa estratégia confirmou a realidade das diferenças observadas entre as duas regiões, afastando a possibilidade de flutuações aleatórias.

As simulações computacionais que modelam a circulação de calor na atmosfera do planeta conseguiram reproduzir parte do efeito observado, mas não explicaram completamente a intensidade das diferenças registradas.

Uma possível explicação para a discrepância observada pode ser a presença de nuvens na região do amanhecer, formadas por minerais vaporizados, como silicatos, em vez de gotículas de água. Essas nuvens poderiam bloquear parte da radiação, fazendo a região parecer mais fria do que realmente é. Contudo, ainda não há confirmação da existência dessas nuvens, e mais estudos serão necessários para esclarecer essa questão.

A técnica utilizada neste estudo abre novas possibilidades para investigações em outros exoplanetas ultraquentes. Com uma amostra maior de mundos extremos, os astrônomos esperam compreender melhor como o calor circula em atmosferas sob condições extremas, revelando semelhanças e diferenças entre os gigantes gasosos além do Sistema Solar.