Método chamado transmission strings, criado na Universidade de Bristol, mostra que a atmosfera do gigante quente WASP-17b é assimétrica e se estende mais de um lado.
Durante décadas, a atmosfera de planetas fora do Sistema Solar foi desenhada como um anel regular em torno de um disco escuro. Um estudo publicado na revista Nature Astronomy mostra que esse desenho simplifica demais a realidade. Usando dados do telescópio espacial James Webb (JWST), astrofísicos da Universidade de Bristol, no Reino Unido, e da Universidade Cornell, nos Estados Unidos, mediram o contorno da atmosfera de WASP-17b, um planeta a cerca de 1.300 anos-luz da Terra, e encontraram uma esfera deformada, mais estendida de um lado do que do outro.
Um planeta que deixou de ser um círculo
WASP-17b é um “Júpiter quente”: um gigante gasoso que orbita muito perto da estrela e vive sob calor extremo. Como esses mundos mantêm sempre a mesma face voltada para o astro, existe um lado de dia permanente e um lado de noite permanente.
A diferença de temperatura entre os dois hemisférios gera ventos intensos. Segundo os pesquisadores, há uma ampla faixa de vento em torno do equador, que carrega material e calor do lado iluminado para o lado em sombra.
O efeito aparece no formato da atmosfera. O lado do “entardecer”, que recebe o ar aquecido vindo do dia, fica inflado e quente. O lado da “manhã”, por onde o ar já resfriado volta ao dia, é mais frio e menos extenso.
Como funcionam as transmission strings
A técnica foi desenvolvida em Bristol pelos astrofísicos David Grant e Hannah Wakeford. Ela se baseia no trânsito, o momento em que o planeta passa na frente da estrela e a luz estelar atravessa a borda da atmosfera, chamada de limbo.
No método tradicional, o espectro dessa luz é extraído como uma média de todo o limbo, como se o planeta tivesse o mesmo raio em todas as direções. Já as transmission strings, também chamadas de mapeamento de trânsito, permitem obter distâncias diferentes entre o centro e a borda do planeta, ângulo por ângulo.
“Rather than assuming your atmosphere is a circle with the same radius all the way around, our technique allows you to pull out different distances from the centre to the edge of the planet”, disse a autora principal, Lili Alderson, bolsista Klarman em Cornell, que iniciou a investigação em Bristol, onde fez doutorado em Física. Ela resumiu a diferença com uma imagem: “We’ve gone from a ring to understanding where on the ring the gemstones are, so to speak.”
Uma técnica anterior, o mapeamento de eclipse, também aproveitou a sensibilidade do JWST. Ela mede variações de luz quando o planeta passa atrás da estrela, enquanto o novo método acompanha o planeta à frente dela.
O que o mapa mostrou
Segundo a Universidade de Bristol, o estudo “A Spatial Map of the Atmospheric Limb of a Hot Jupiter” mediu, pela primeira vez, a forma do limbo em função do ângulo ao redor dos polos do planeta. A equipe encontrou uma região de maior extensão no lado do entardecer, sobre o equador, exatamente onde teoria e modelos anteriores previam.
As variações de composição química e de temperatura, do equador aos polos e entre dia e noite, são coerentes com as previsões teóricas e com outras técnicas de modelagem. Juntas, formam uma das visões tridimensionais mais completas já obtidas da atmosfera de um exoplaneta.
“Theory predicts that the morning and the evening sides should have a strong temperature difference, and WASP-17b fits really nicely in that trend, pretty much bang-on what we thought it would be”, afirmou Alderson.
Para ela, o resultado é uma prova de conceito de que planetas são objetos tridimensionais e de que o que os modelos computacionais previam de fato acontece. “To move beyond computational exercises and see it for real is a different matter”, disse.
Por que o resultado importa para outros mundos
O trabalho serve como referência para comparar os mais de 6.000 exoplanetas confirmados até hoje. Os autores apontam que o método começa a distinguir condições entre latitudes, e não apenas entre dia e noite, o que seria um primeiro passo rumo ao mapeamento de padrões em escala de clima e tempo em outros planetas.
“Planets are temperamental, their atmospheres complex and chaotic”, disse Hannah Wakeford, professora associada de Astrofísica em Bristol e coautora. Segundo ela, ver todos os números convergirem em uma imagem tão estruturada de um gigante a mais de 1.000 anos-luz foi “really exciting”.
Os dados vieram do programa de observações garantidas JWST TST DREAMS, voltado ao estudo de atmosferas de exoplanetas por espectroscopia com vários instrumentos. A pesquisa teve financiamento da NASA, do Conselho de Ciência e Tecnologia (STFC) da UK Research and Innovation e da bolsa Klarman.
Ciência feita longe, interesse que chega à Amazônia
Estudos desse tipo dependem de telescópios espaciais e de modelos físicos que também ajudam a entender o clima terrestre, já que ventos, transporte de calor e contrastes de temperatura são processos comuns a planetas de naturezas muito diferentes. Para leitores da região amazônica, onde a dinâmica de ventos e umidade é tema central de pesquisa, o trabalho ilustra como a atmosfera responde a forças de calor e rotação em escalas distintas.
O próximo passo, segundo os autores, é aplicar as transmission strings a outros candidatos e verificar se o padrão encontrado em WASP-17b se repete em outros Júpiteres quentes. O estudo completo pode ser consultado na página da Nature Astronomy, e o perfil da pesquisadora está disponível no site da Universidade de Bristol.
Com informações de University of Bristol.
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