Diferentemente do nosso sistema solar, alguns planetas distantes completam uma órbita ao redor do sol e uma rotação diária no mesmo período, criando metades eternas de noite e dia do planeta, agora, cientistas analisaram a atmosfera do exoplaneta WASP-39 b para investigar o que acontece onde essas metades convergem
Lançado no dia de Natal de 2021, o Telescópio Espacial James Webb (JWST) tem fornecido aos cientistas novos dados de mais longe no espaço do que os humanos eram capazes de medir anteriormente. Os astrônomos há muito especulam sobre as condições que podem existir muito longe no espaço profundo em exoplanetas, que são planetas além do sistema solar da Terra.
WASP-39 b é um caso em que as previsões dos cientistas sobre este exoplaneta distante se mostraram notavelmente precisas. O periódico Nature publicou uma versão inicial do manuscrito de um novo estudo, liderado pelo Space Telescope Science Institute, fornecendo uma síntese de várias técnicas usadas por diferentes membros da equipe. Por exemplo, um observou a curva de luz de cada lado do planeta isoladamente, enquanto o autor principal modelou o planeta inteiro como uma esfera com dois hemisférios de raios ligeiramente diferentes.
Embora tenha sido descoberto apenas em 2011, os cientistas investigaram o exoplaneta por anos. Este novo estudo se baseia na análise atmosférica realizada em 2022, depois que ele se tornou o primeiro exoplaneta a ser estudado pelo JSWT. Mesmo esse trabalho anterior foi descrito como “a análise mais detalhada da atmosfera de um exoplaneta já feita” naquela época. O estudo de 2022 identificou a presença de dióxido de enxofre, levando a União Astronômica Internacional a dar ao planeta a designação “Bocaprins”, em homenagem a uma praia em Aruba.
Para colocar o planeta em melhor perspectiva, ele é um gigante gasoso 1,27 vezes o tamanho de Júpiter, mas com apenas 0,28 vezes a massa. Como a rotação do WASP-39 é sincronizada com sua órbita em uma proporção de 1:1, um lado é perpetuamente escuro, enquanto o outro sempre fica de frente para o sol. Parte do que permite isso é a proximidade do planeta com seu sol, deixando o lado diurno com uma temperatura de superfície escaldante de 1000 graus.
Isso não é meramente uma peculiaridade astronômica exclusiva da lua da Terra e WASP-39b; cientistas observaram muitos exoplanetas com órbitas solares muito próximas, como WASP-39b. Na verdade, planetas semelhantes a Júpiter que possuem uma órbita próxima ao Sol são comuns o suficiente para terem sua própria designação como “Júpiteres quentes”.
Onde esses lados se encontram, zonas distintas de “manhã” e “tarde” foram identificadas. Uma descoberta importante deste estudo foram as diferenças entre as atmosferas das zonas, já que estudos anteriores de exoplanetas assumiram uma atmosfera homogênea. A estabilidade da divergência de temperatura entre os lados claro e escuro dos planetas resulta em um vento unidirecional soprando ao longo do equador.
Este vento empurra o ar frio do lado noturno do planeta para a zona matutina e o ar quente do lado diurno para a zona noturna. Como resultado, a zona matutina é substancialmente mais fria, a 600 C, do que a zona noturna, que está a 800 C. A manhã também tem uma cobertura de nuvens muito maior do que a noite devido ao impacto da temperatura na formação de nuvens, como a equipe esperava.
A metodologia usada no estudo envolveu novas abordagens para medir a luz. Quando um planeta se move através de sua estrela, o Telescópio Espacial James Webb mede a luz que sai dele. A estrela que produz essa luz é muito semelhante ao sol da Terra, embora um pouco mais fria. Essa luz vem das bordas do disco do planeta, como pareceria do ponto de vista do telescópio. No caso de um planeta como WASP-39 b, as bordas seriam das zonas da manhã e da noite, pois elas mantêm continuamente as bordas de filtragem de luz do disco.
Quando perguntado se a equipe estudaria outros exoplanetas para confirmar os resultados, o Dr. James Kirk do Departamento de Física do Imperial College London disse que eles estavam mais interessados em permanecer focados em WASP-39 b, mas observando outros comprimentos de onda de luz. Entre os resultados empolgantes deste estudo e o potencial inexplorado de outros instrumentos altamente precisos a bordo do JWST, a equipe antecipa maiores expansões de sua compreensão da atmosfera do planeta.
“Agora demonstramos a viabilidade desse método com o JWST, e a precisão do JWST é tão imensa que ele realmente abre um novo caminho para entender e medir a circulação atmosférica de exoplanetas aos quais éramos anteriormente bastante insensíveis”, disse o Dr. Kirk. Apesar do foco inicial da equipe em WASP-39 b, quando o exoplaneta for bem compreendido, o processo desenvolvido pela equipe será aplicado a outros planetas candidatos, e a equipe investigará suas diferentes temperaturas, massas e raios.
O artigo recente da equipe, “Terminadores não homogêneos no exoplaneta WASP-39 b”, apareceu na revista Nature em 15 de julho de 2024.
