Saindo da ficção científica”: primeiras observações 3D da atmosfera de um exoplaneta revelam um clima único

Astrônomos espiaram através da atmosfera de um planeta além do Sistema Solar, mapeando sua estrutura 3D pela primeira vez. Ao combinar todas as quatro unidades de telescópio do Very Large Telescope do Observatório Europeu do Sul (VLT do ESO), eles encontraram ventos poderosos carregando elementos químicos como ferro e titânio, criando padrões climáticos intrincados na atmosfera do planeta. A descoberta abre a porta para estudos detalhados da composição química e do clima de outros mundos alienígenas. 

A estrutura 3D da atmosfera do exoplaneta Tylos Crédito: ESO/M. Kornmesser

“ A atmosfera deste planeta se comporta de maneiras que desafiam nossa compreensão de como o clima funciona — não apenas na Terra, mas em todos os planetas. Parece algo saído de ficção científica ”, diz Julia Victoria Seidel, pesquisadora do Observatório Europeu do Sul (ESO) no Chile e autora principal do estudo, publicado hoje na Nature .

O planeta, WASP-121b (também conhecido como Tylos), está a cerca de 900 anos-luz de distância na constelação de Puppis. É um Júpiter ultraquente, um gigante gasoso orbitando sua estrela hospedeira tão perto que um ano lá dura apenas cerca de 30 horas terrestres. Além disso, um lado do planeta é escaldante, pois está sempre de frente para a estrela, enquanto o outro lado é muito mais frio.

A equipe agora investigou profundamente dentro da atmosfera de Tylos e revelou ventos distintos em camadas separadas, formando um mapa da estrutura 3D da atmosfera. É a primeira vez que astrônomos conseguem estudar a atmosfera de um planeta fora do nosso Sistema Solar com tanta profundidade e detalhes.

“ O que descobrimos foi surpreendente: uma corrente de jato gira o material ao redor do equador do planeta, enquanto um fluxo separado em níveis mais baixos da atmosfera move o gás do lado quente para o lado mais frio. Esse tipo de clima nunca foi visto antes em nenhum planeta ”, diz Seidel, que também é pesquisadora no Laboratório Lagrange, parte do Observatoire de la Côte d'Azur, na França. A corrente de jato observada abrange metade do planeta, ganhando velocidade e agitando violentamente a atmosfera no alto do céu ao cruzar o lado quente de Tylos. “ Mesmo os furacões mais fortes do Sistema Solar parecem calmos em comparação ”, acrescenta ela.

Para descobrir a estrutura 3D da atmosfera do exoplaneta, a equipe usou o instrumento ESPRESSO no VLT do ESO para combinar a luz de suas quatro grandes unidades de telescópio em um único sinal. Este modo combinado do VLT coleta quatro vezes mais luz do que uma unidade de telescópio individual, revelando detalhes mais tênues. Ao observar o planeta por um trânsito completo na frente de sua estrela hospedeira, o ESPRESSO foi capaz de detectar assinaturas de múltiplos elementos químicos, sondando diferentes camadas da atmosfera como resultado.

“ O VLT nos permitiu sondar três camadas diferentes da atmosfera do exoplaneta de uma só vez ”, diz o coautor do estudo Leonardo A. dos Santos, astrônomo assistente do Space Telescope Science Institute em Baltimore, Estados Unidos. A equipe rastreou os movimentos de ferro, sódio e hidrogênio, o que lhes permitiu traçar ventos nas camadas profundas, médias e rasas da atmosfera do planeta, respectivamente. “ É o tipo de observação que é muito desafiador de se fazer com telescópios espaciais, destacando a importância das observações terrestres de exoplanetas ”, ele acrescenta.

Curiosamente, as observações também revelaram a presença de titânio logo abaixo da corrente de jato, conforme destacado em um estudo complementar publicado em Astronomy and Astrophysics . Esta foi outra surpresa, já que observações anteriores do planeta mostraram que este elemento estava ausente, possivelmente porque está escondido nas profundezas da atmosfera.

“ É realmente alucinante que sejamos capazes de estudar detalhes como a composição química e os padrões climáticos de um planeta a uma distância tão vasta ”, diz Bibiana Prinoth, uma estudante de doutorado na Universidade de Lund, na Suécia, e no ESO, que liderou o estudo complementar e é coautora do artigo da Nature .

Para descobrir a atmosfera de planetas menores, semelhantes à Terra, no entanto, serão necessários telescópios maiores. Eles incluirão o Extremely Large Telescope (ELT) do ESO , que está atualmente em construção no deserto do Atacama, no Chile, e seu instrumento ANDES . “ O ELT será um divisor de águas para o estudo de atmosferas de exoplanetas ”, diz Prinoth. “ Essa experiência me faz sentir como se estivéssemos prestes a descobrir coisas incríveis com as quais só podemos sonhar agora .”

Eso.org