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Telescópio James Webb revelou detalhes do clima de WASP-43 b, um gigante gasoso distante, marcado por calor extremo, nuvens densas no lado noturno e ventos em escala planetária, em uma observação usada para estudar atmosferas fora do Sistema Solar.
O Telescópio Espacial James Webb permitiu mapear o clima de WASP-43 b, um gigante gasoso localizado a cerca de 280 anos-luz da Terra, onde a atmosfera combina temperaturas extremas, nuvens densas no lado noturno e ventos equatoriais estimados em aproximadamente 8.000 km/h.
Com dimensões semelhantes às de Júpiter, o planeta gira em torno de sua estrela a uma distância muito menor do que a registrada entre Mercúrio e o Sol e, por causa dessa proximidade, completa uma órbita em apenas 19,5 horas, menos de um dia terrestre.
As medições foram feitas com o instrumento MIRI, do James Webb, que observa o universo em luz infravermelha média, e permitiram aos pesquisadores estimar temperaturas, cobertura de nuvens, vapor d’água e circulação atmosférica a partir das variações de brilho do sistema.
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Os dados indicam um planeta dividido entre dois regimes de temperatura, com o lado permanentemente voltado para a estrela chegando a cerca de 1.250°C, valor suficiente para aquecer ferro a ponto de permitir sua forja, enquanto o hemisfério oposto fica próximo de 600°C.
WASP-43 b tem dia e noite permanentes
WASP-43 b pertence à classe dos chamados “Júpiteres quentes”, exoplanetas gasosos parecidos em tamanho com os maiores planetas do Sistema Solar, mas submetidos a calor intenso por orbitarem muito perto de suas estrelas.
Esse tipo de órbita favorece uma condição conhecida como rotação sincronizada, na qual o planeta mantém sempre a mesma face voltada para a estrela, enquanto o outro lado permanece em noite constante, sem alternância regular entre dia e escuridão como ocorre na Terra.
A diferença entre esses hemisférios ajuda a explicar, segundo a análise divulgada pela NASA, o comportamento contrastante da atmosfera, já que o lado diurno recebe radiação estelar direta e aparece relativamente claro nas medições do James Webb.
No hemisfério noturno, por outro lado, os dados apontam uma região mais escura no infravermelho, associada à presença de uma camada alta e espessa de nuvens que interfere na emissão térmica observada pelo telescópio.
Mesmo sem receber luz direta da estrela, a face noturna não esfria de forma completa, porque ventos muito rápidos transportam calor a partir da região iluminada e redistribuem parte da energia ao redor do planeta.
Essa circulação global mistura gases e conecta os dois hemisférios, o que impede, conforme os modelos atmosféricos usados no estudo, que o lado diurno e o lado noturno evoluam de maneira totalmente isolada.
James Webb mediu o clima por luz infravermelha
O telescópio não registrou uma imagem direta do planeta, já que WASP-43 b está distante, é pequeno em comparação com sua estrela e fica muito próximo do brilho dela, condição que exige métodos indiretos de observação.
A análise ocorreu por meio da luz infravermelha emitida pelo sistema durante a órbita, quando diferentes partes do planeta ficaram voltadas para o James Webb e produziram variações mensuráveis no brilho total observado.
Quando o lado mais quente do planeta fica voltado para o telescópio, o brilho total aumenta; quando o hemisfério noturno passa a predominar no campo de observação, a emissão infravermelha diminui e permite comparar as características de cada região.
As observações cobriram comprimentos de onda entre 5 e 12 mícrons, faixa sensível ao calor emitido por objetos quentes, e acompanharam mais de uma órbita completa para montar um mapa aproximado da distribuição de temperatura ao redor do planeta.
A técnica se baseia no fato de que corpos mais quentes emitem mais radiação infravermelha, permitindo aos cientistas comparar mudanças sutis nessa emissão para inferir onde há mais calor, bloqueio por nuvens e circulação atmosférica.
Nuvens densas mudam a leitura do lado noturno
As nuvens do lado noturno estão entre os elementos identificados no estudo para explicar a diferença de brilho entre os hemisférios, já que a cobertura atmosférica interfere na radiação térmica emitida por camadas mais profundas.
A análise indica que essa camada alta e densa bloqueia parte da radiação térmica da atmosfera inferior, fazendo a região noturna parecer mais fria e escura nas medições infravermelhas feitas pelo James Webb.
No hemisfério diurno, o comportamento observado é diferente, pois a atmosfera aparece mais clara e sem sinais do mesmo bloqueio causado por nuvens espessas, o que reforça a assimetria climática medida entre as duas faces do planeta.
Essa divisão mostra, de acordo com os pesquisadores, que uma média global não descreve adequadamente WASP-43 b, porque as regiões permanente diurna e permanente noturna apresentam condições atmosféricas distintas.
Embora pertençam ao mesmo planeta, esses hemisférios são controlados por combinações diferentes de radiação intensa, circulação de gases e formação de nuvens, fatores que alteram a forma como o calor é observado em cada região.
A presença de vapor d’água também foi identificada em diferentes fases da órbita e ajuda a caracterizar a composição da atmosfera, além de fornecer pistas sobre a altitude das nuvens e sobre modelos de transporte de calor.
Ventos de 8.000 km/h indicam atmosfera em mistura intensa
Outro dado apontado pela análise é a ausência significativa de metano nas medições do lado noturno, molécula que poderia aparecer em maior quantidade em temperaturas mais baixas caso a atmosfera não estivesse sendo misturada com rapidez.
Segundo a NASA, os dados indicam que a circulação atmosférica ocorre rápido demais para permitir esse acúmulo detectável, o que ajuda a explicar a estimativa de ventos equatoriais extremamente velozes em WASP-43 b.
Essa mistura foi uma das pistas usadas para estimar ventos equatoriais que alcançam cerca de 5.000 milhas por hora, o equivalente a pouco mais de 8.000 km/h, velocidade capaz de transportar gases e calor em escala planetária.
Os ventos se deslocam para leste e ajudam a conectar os dois hemisférios, mantendo a atmosfera em circulação permanente mesmo com uma face sempre exposta à estrela e outra sempre mergulhada na noite.
A ausência de metano não indica simplicidade química, mas sugere, conforme a interpretação dos pesquisadores, que reações, temperaturas e movimentos atmosféricos atuam em conjunto e dificultam o equilíbrio químico esperado em regiões mais frias.
Estudo amplia a análise de atmosferas fora do Sistema Solar
WASP-43 b já havia sido estudado por telescópios como Hubble e Spitzer, mas a sensibilidade do James Webb permitiu observar o planeta com mais detalhes no infravermelho e ampliar a leitura do clima global.
A combinação entre medições recentes, dados anteriores e modelos tridimensionais ajudou os pesquisadores a separar com mais clareza o lado iluminado, o lado escuro e a circulação de gases ao redor do planeta.
O estudo demonstra a capacidade do Webb de investigar atmosferas de mundos que estão a trilhões de quilômetros da Terra, medindo variações de brilho, detectando moléculas e estimando padrões de circulação sem observação direta da superfície.
No caso de WASP-43 b, o curto período orbital também favoreceu a observação, porque o planeta completa uma volta ao redor da estrela em menos de um dia terrestre e permite comparar rapidamente diferentes fases.
Essas medições ajudam a testar modelos usados para interpretar atmosferas de exoplanetas e podem contribuir para análises futuras de planetas menores, inclusive aqueles com características mais próximas às de mundos rochosos.
O clima de WASP-43 b, de acordo com os dados observacionais, não tem paralelo direto no Sistema Solar, pois combina calor suficiente para forjar ferro, noites cobertas por nuvens densas e ventos supersônicos em uma atmosfera dominada por hidrogênio e hélio.
A descoberta acrescenta informações ao estudo da diversidade de mundos fora do Sistema Solar, mostrando um planeta que mantém uma face em calor permanente, outra sob escuridão contínua e uma atmosfera movida por correntes extremas.
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