Produções cinematográficas em que a humanidade busca novas ‘Terras’ para viver, depois de catástrofes em nosso planeta, são comuns e ainda se baseiam em ficção. Mas podemos saber que além do nosso sistema solar, outros planetas estão sendo descobertos, eles são chamados de exoplanetas. O estudo sobre o WASP-43 b foi publicado na revista Nature Astronomy, mas por lá a vida humana seria impossível.
Com seus instrumentos de alta precisão, como o MIRI, o Telescópio Espacial James Webb está possibilitando novas descobertas a cada dia, os exoplanetas estão entre elas. Apesar de não ser o foco deste artigo, veja o que disse Renyu Hu, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA no sul da Califórnia, é o autor principal de outro artigo publicado na revista Nature sobre o exoplaneta denominado 55 cancri. “Webb está expandindo as fronteiras da caracterização de exoplanetas para planetas rochosos”, disse Hu. “Está realmente possibilitando um novo tipo de ciência.”
Exoplaneta WASP-43 b
Uma equipe internacional de pesquisadores usou com sucesso o Telescópio Espacial James Webb da NASA para mapear o clima no exoplaneta gigante de gás quente WASP-43 b.
Medições precisas de brilho em um amplo espectro de luz infravermelha média, combinadas com modelos climáticos 3D e observações anteriores de outros telescópios, sugerem a presença de nuvens altas e espessas cobrindo o lado noturno, céus claros no lado diurno e ventos equatoriais acima de 5.000 milhas por hora misturando gases atmosféricos ao redor do planeta.
A investigação é apenas a mais recente demonstração da ciência dos exoplanetas agora possível com a extraordinária capacidade de Webb de medir variações de temperatura e detectar gases atmosféricos a trilhões de quilômetros de distância.
‘Júpiter Quente’ bloqueado pelas marés
WASP-43 b é um exoplaneta do tipo “Júpiter quente” descoberto em 2011: semelhante em tamanho a Júpiter, feito principalmente de hidrogênio e hélio, e muito mais quente do que qualquer um dos planetas gigantes do nosso sistema solar. Embora a sua estrela seja menor e mais fria que o Sol, WASP-43 b orbita a uma distância de apenas 2,1 milhões de quilômetros – menos de 1/25 da distância entre Mercúrio e o Sol.
Com uma órbita tão estreita, o planeta está bloqueado pelas marés*, com um lado continuamente iluminado e o outro em escuridão permanente. Embora o lado noturno nunca receba qualquer radiação direta da estrela, os fortes ventos de leste transportam o calor do lado diurno.
Este conjunto de gráficos mostra a temperatura do lado visível do exoplaneta gigante de gás quente WASP-43 b enquanto orbita a sua estrela. As temperaturas foram calculadas com base em mais de 8.000 medições de brilho pelo MIRI (o instrumento de infravermelho médio) de Webb. Crédito – Ciência: Taylor J. Bell (BAERI); Joanna Barstow (Universidade Aberta); Michael Roman (Universidade de Leicester). Design gráfico: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Mapeando a temperatura e inferindo o clima
A equipe usou o MIRI (Instrumento de Infravermelho Médio) de Webb para medir a luz do sistema WASP-43 a cada 10 segundos por mais de 24 horas. “Ao observar uma órbita inteira, fomos capazes de calcular a temperatura dos diferentes lados do planeta à medida que eles giravam até aparecerem”, explicou Bell. “A partir disso, poderíamos construir um mapa aproximado da temperatura em todo o planeta.”
As medições mostram que o lado diurno tem uma temperatura média de quase 1.250 graus Celsius (2.300 graus Fahrenheit) – quente o suficiente para forjar ferro. Enquanto isso, o lado noturno é significativamente mais frio, com 600 graus Celsius (1.100 graus Fahrenheit). Os dados também ajudam a localizar o ponto mais quente do planeta (o “ponto quente”), que está ligeiramente deslocado para leste a partir do ponto que recebe mais radiação estelar, onde a estrela está mais alta no céu do planeta. Essa mudança ocorre por causa dos ventos supersônicos, que movem o ar aquecido para o leste.
“O fato de podermos mapear a temperatura desta forma é uma verdadeira prova da sensibilidade e estabilidade de Webb”, disse Michael Roman, coautor da Universidade de Leicester, no Reino Unido.
Falta de metano e ventos fortes
O amplo espectro de luz infravermelha média capturada por Webb também tornou possível medir a quantidade de vapor d’água (H2O) e metano (CH4) ao redor do planeta. “Webb nos deu a oportunidade de descobrir exatamente quais moléculas estamos vendo e colocar alguns limites nas abundâncias”, disse Joanna Barstow, coautora da Open University no Reino Unido.
Os espectros mostram sinais claros de vapor de água tanto no lado noturno como no lado diurno do planeta, fornecendo informações adicionais sobre a espessura das nuvens e a altura que se estendem na atmosfera.
Surpreendentemente, os dados também mostram uma nítida falta de metano em qualquer parte da atmosfera. Embora o lado diurno seja demasiado quente para a existência de metano (a maior parte do carbono deveria estar na forma de monóxido de carbono), o metano deveria ser estável e detectável no lado noturno mais frio.
“O fato de não vermos metano nos diz que o WASP-43 b deve ter ventos com velocidades que atingem cerca de 8.000 quilômetros por hora”, explicou Barstow. “Se os ventos moverem o gás do lado diurno para o noturno e vice-versa com essa rapidez, não haverá tempo suficiente para que as reações químicas esperadas produzam quantidades detectáveis de metano no lado noturno.”
MIRI
A equipe pensa que, devido a esta mistura impulsionada pelo vento, a química atmosférica é a mesma em todo o planeta, o que não era aparente em trabalhos anteriores com os telescópios Hubble e o Spitzer.
A observação MIRI de WASP-43 b foi conduzida como parte dos programas Webb Early Release Science, que estão fornecendo aos pesquisadores um grande conjunto de dados robustos e de acesso aberto para estudar uma vasta gama de fenômenos cósmicos.
*Efeito causado pelas interações gravitacionais entre um objeto celeste em órbita e o objeto que ele orbita, fazendo com que o mesmo lado do objeto em órbita (geralmente um exoplaneta) fique voltado para a estrela hospedeira. As interações gravitacionais retardam as rotações (ou giros) dos objetos ao longo de muitos milhões de anos.
Publicação:
Sábado | 18 de maio, 2024
