Pela primeira vez, um planeta extraterrestre tem um mapa 3D da sua atmosfera
Prevê-se que os exoplanetas gigantes altamente irradiados, conhecidos como "Júpiteres ultraquentes", apresentem grandes variações na temperatura e na composição química da atmosfera em função da longitude, latitude e altitude.
Durante décadas, os astrónomos estudaram a Grande Mancha Vermelha de Júpiter e as suas faixas de nuvens giratórias através de telescópios cada vez mais potentes, construindo uma compreensão detalhada da atmosfera dinâmica do nosso gigante vizinho.
Agora, pela primeira vez, os cientistas criaram um mapa tridimensional de um planeta que orbita uma estrela distante, uma descoberta que promete transformar a forma como estudamos mundos para lá do nosso Sistema Solar.
Júpiter "ultraquente"
O alvo era o WASP-18b, um “Júpiter ultraquente” localizado a 400 anos-luz da Terra. Este gigante gasoso concentra aproximadamente dez vezes a massa de Júpiter numa órbita escaldante que demora apenas 23 horas a ser completada.
Com temperaturas próximas dos 5000 graus, é quente o suficiente para quebrar as moléculas de vapor de água na sua atmosfera e foi agora mapeado exatamente onde estas condições extremas existem em três dimensões.
A conquista dependeu de uma técnica chamada mapeamento espectroscópico de eclipses, aplicada pela primeira vez usando dados do Telescópio Espacial James Webb. O conceito é elegante, mas extraordinariamente desafiante.
À medida que WASP-18b se move para trás da sua estrela hospedeira, diferentes partes do planeta desaparecem e reaparecem da vista. Ao medir alterações mínimas no brilho durante estes eclipses, pequenas frações da já fraca luz planetária, que emite menos de um por cento do brilho da estrela, os cientistas podem ligar regiões específicas às variações de luz observadas.
A verdadeira inovação advém da observação simultânea destes eclipses em múltiplos comprimentos de onda. Cores diferentes sondam diferentes camadas atmosféricas porque as moléculas absorvem luz em comprimentos de onda específicos.
O vapor de água, por exemplo, absorve fortemente certas cores infravermelhas, mas permite que outras passem sem impedimentos. Ao construir mapas de brilho em múltiplos comprimentos de onda e convertê-los em temperaturas, a equipa conseguiu construir um retrato tridimensional que abrange a latitude, a longitude e a altitude.
O retrato tridimensional
O mapa resultante revelou regiões espectroscopicamente distintas no lado diurno de WASP-18b, o hemisfério permanentemente voltado para a sua estrela devido ao acoplamento de maré. Estas zonas diferem drasticamente em temperatura e possivelmente em composição química, confirmando que mesmo os planetas demasiado distantes para serem fotografados diretamente possuem atmosferas complexas e variadas que vale a pena estudar em detalhe.
Esta técnica abre um mundo totalmente novo de possibilidades. Júpiteres quentes como o WASP-18b compõem centenas dos mais de 6.000 exoplanetas confirmados, e muitos são observáveis pelo JWST com brilho suficiente para o mapeamento de eclipses.
Em vez de tratar os mundos distantes como pontos sem características, os astrónomos podem agora começar a compreendê-los como ambientes dinâmicos e tridimensionais, mapeando as características atmosféricas da mesma forma que mapeámos as tempestades de Júpiter há muito tempo.
Observações adicionais do JWST podem melhorar a resolução espacial destes mapas, enquanto a aplicação da técnica a outros Júpiteres quentes revelará a diversidade atmosférica em toda esta classe de planetas. O que começou como um estudo de prova de conceito de um mundo extremo poderá em breve evoluir para um levantamento abrangente, trazendo finalmente os exoplanetas para o foco como lugares reais com geografia, padrões climáticos e estrutura atmosférica que podemos de facto observar e compreender.
Referência da notícia
Challener, R.C., Weiner Mansfield, M., Cubillos, P.E. et al. Horizontal and vertical exoplanet thermal structure from a JWST spectroscopic eclipse map. Nature Astronomy (2025).