Detecções anteriores feitas por telescópios espaciais mais antigos sugeriam a presença de uma atmosfera no WASP-43b, no entanto, os instrumentos a bordo do JWST são os primeiros a medir o clima real na atmosfera do planeta
“Com o Hubble, pudemos ver claramente que há vapor de água no lado diurno. Tanto o Hubble como o Spitzer sugeriram que poderia haver nuvens no lado noturno”, explicou Taylor Bell, pesquisador do Bay Area Environmental Research Institute e principal autor de um estudo que resume a descoberta. “Mas precisávamos de medições mais precisas do Webb para realmente começar a mapear a temperatura, a cobertura de nuvens, os ventos e uma composição atmosférica mais detalhada em todo o planeta.”
Embora o planeta alvo seja um gigante de gás quente que seria incapaz de sustentar a vida como a conhecemos, a detecção inédita aumenta a esperança de que o observatório de última geração possa um dia detectar sinais de vida alienígena na atmosfera de exoplanetas habitáveis.
Instrumentos do Telescópio Espacial James Webb medem a temperatura do planeta a 280 anos-luz de distância
Depois que seu trabalho foi publicado na revista Nature Astronomy , os pesquisadores por trás da descoberta notaram que, embora WASP-43b seja maior e mais quente que Júpiter, o maior gigante gasoso do nosso sistema solar, ele ainda é “muito pequeno e escuro e está próximo de sua estrela para os astrônomos verem diretamente”. Em vez disso, usaram um processo conhecido como espectroscopia de curva de fase, que permite aos instrumentos de precisão a bordo do JWST medir pequenas mudanças na temperatura do sistema estrela-planeta para inferir as condições atmosféricas.
Por exemplo, o MIRI (Instrumento de Infravermelho Médio) de Webb permaneceu apontado para WASP-43b por mais de 24 horas enquanto amostrava a temperatura do planeta a cada 10 segundos. Esta duração da observação revelou um tesouro de dados de temperatura, especialmente porque o planeta orbita a sua estrela hospedeira a cada 19,5 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.”
Essas leituras concluíram que o lado diurno do planeta bloqueado pelas marés (ou seja, um lado sempre voltado para a estrela) tinha uma média de quase 1.250 graus Celsius (2.300 graus Fahrenheit). Os pesquisadores apontam que isso é quente o suficiente para “forjar o ferro”. Em contraste, o instrumento MIRI de Webb determinou que o lado “noturno” do planeta, que está sempre voltado para longe da estrela hospedeira, era comparativamente frio, mas ainda assim sufocante, com 600 graus Celsius (1.100 graus Fahrenheit).
“O fato de podermos mapear a temperatura desta forma é uma verdadeira prova da sensibilidade e estabilidade de Webb”, disse Michael Roman, co-autor da Universidade de Leicester, no Reino Unido.
Quando os investigadores inseriram estes dados em simulações atmosféricas semelhantes às que preveem o tempo na Terra, ainda mais detalhes foram revelados. Mais notavelmente, esta análise mostrou que o lado noturno do planeta está provavelmente coberto por uma espessa camada de nuvens de alta altitude que pode impedir que parte do calor infravermelho seja refletido de volta para o espaço. Como resultado, os investigadores arriscam que o lado noturno “parece mais escuro e frio” do que seria se não houvesse nuvens no céu.
O estudo também detectou moléculas específicas na atmosfera do planeta, mais notavelmente a presença de vapor de água tanto no lado noturno quanto no lado diurno do WASP-43b. De acordo com Joanna Barstow, coautora da Universidade Aberta do Reino Unido, estes tipos de deteções proporcionam aos astrônomos “uma oportunidade de descobrir exatamente que moléculas estamos vendo e de colocar alguns limites às abundâncias”.
Uma molécula que Webb não detectou foi o metano. Embora a equipe observe que a temperatura no lado diurno do planeta é demasiado quente para permitir que o metano sobreviva na sua atmosfera, a falta dele em qualquer lugar sugere a provável presença de ventos extremamente fortes em todo o planeta.
“O fato de não vermos metano diz-nos que o WASP-43b deve ter velocidades de vento que atingem cerca de 8.000 quilómetros por hora”, explicou Barstow. “Se os ventos moverem o gás do lado diurno para o noturno e vice-versa com rapidez suficiente, não haverá tempo suficiente para que as reações químicas esperadas produzam quantidades detectáveis de metano no lado noturno.”
Como observado anteriormente, WASP-43b não é um candidato provável para astrônomos e astrobiólogos em busca de sinais de vida fora da Terra. No entanto, os investigadores por trás destas descobertas tentadoras observam que a detecção e caracterização da atmosfera deste planeta a mais de 280 anos-luz de distância oferece esperança a outros que esperam detectar bioassinaturas nas atmosferas de exoplanetas rochosos menores, do tamanho da Terra, particularmente aqueles que residem nas suas regiões, zona habitável da estrela hospedeira.
“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 triliões de quilômetros de distância.”
