Cientistas detectam 'amanhecer' e 'anoitecer' em mundo distante

Observações inéditas do James Webb revelam diferenças de temperatura e composição química entre regiões da atmosfera do WASP-121 b

Patricia Klein and MPIA

Astrônomos conseguiram observar, pela primeira vez, diferenças atmosféricas entre as regiões de amanhecer e anoitecer de um exoplaneta gigante localizado fora do Sistema Solar. A descoberta foi feita com o Telescópio Espacial James Webb (JWST) e envolveu o WASP-121 b, um chamado "Júpiter ultraquente", planeta gasoso submetido a temperaturas extremas.

O estudo foi liderado por Cyril Gapp, doutorando do Instituto Max Planck de Astronomia, na Alemanha, e publicado nesta quarta-feira (10/6) na revista Nature Astronomy.

A pesquisa permitiu que os cientistas analisassem a atmosfera do planeta em diferentes longitudes, identificando variações significativas de temperatura e composição química. O resultado confirma previsões teóricas sobre a dinâmica atmosférica desses mundos extremos e aponta limitações nos modelos atualmente utilizados.

Um planeta de temperaturas extremas

O WASP-121 b está muito próximo de sua estrela e leva o mesmo tempo para girar em torno do próprio eixo e completar uma órbita. Isso faz com que um lado permaneça permanentemente voltado para a estrela, enquanto o outro fica sempre na escuridão.

Segundo o pesquisador Tom Evans-Soma, da Universidade de Newcastle e coautor do estudo, a temperatura média do lado iluminado chega a cerca de 2.770 Kelvin, o equivalente a aproximadamente 2.500°C. Já o lado noturno apresenta temperaturas próximas de 1.000 Kelvin, ou cerca de 725°C. Essas condições fazem do WASP-121 b um dos exoplanetas mais extremos já estudados.

Atmosfera muda entre amanhecer e anoitecer

Os cientistas descobriram que a região do anoitecer do planeta é mais quente do que a região do amanhecer. A explicação está em ventos extremamente intensos que transportam calor do lado iluminado para o lado escuro. Esses ventos acompanham a rotação do planeta e aquecem a zona do anoitecer.

Com temperaturas mais elevadas, essa parte da atmosfera se expande. Como consequência, o planeta absorve mais luz da estrela nessa região. "Com sua qualidade observacional sem precedentes, o JWST nos oferece as visões mais detalhadas já obtidas de planetas distantes. Ao medir como a absorção da luz estelar muda enquanto o WASP-121 b gira, investigamos sua atmosfera longitude por longitude", afirmou Cyril Gapp.

Os dados mostraram que a absorção de luz infravermelha é maior no anoitecer, evidenciando uma forte assimetria térmica entre os dois lados.

Água desaparece sob calor extremo

Além das diferenças de temperatura, os pesquisadores observaram mudanças na composição química da atmosfera. A quantidade de vapor de água diminui nas regiões mais quentes. Segundo a equipe, isso ocorre porque as moléculas de água são quebradas pelo calor intenso, processo conhecido como dissociação térmica.

Já o monóxido de carbono permaneceu estável. O sinal desse gás aumentou durante as observações, mas os pesquisadores explicam que isso está relacionado ao acesso a camadas mais profundas e quentes da atmosfera, e não a um aumento real na quantidade de moléculas.

Como o James Webb fez a observação

A descoberta foi possível graças ao instrumento NIRSpec, espectrógrafo infravermelho do James Webb. Durante o trânsito do planeta diante de sua estrela, os cientistas analisaram a luz estelar que atravessava a atmosfera do WASP-121 b. Como o planeta gira ligeiramente durante essa passagem, diferentes regiões atmosféricas entram gradualmente no campo de visão.

Ao longo de um trânsito completo, o planeta gira cerca de 30 graus. Esse movimento foi suficiente para que os pesquisadores distinguissem com precisão as regiões do amanhecer e do anoitecer. Em vez de combinar todos os dados em uma única média, como normalmente é feito, a equipe analisou as mudanças ao longo do tempo. Métodos estatísticos mostraram que essa abordagem descrevia melhor as observações.