Webb fornece informações sobre o raro Neptuno ultraquente LTT 9779 b

Uma equipe de pesquisadores internacionais, incluindo o Dr. Jake Taylor do Departamento de Física da Universidade de Oxford, usou o Telescópio Espacial James Webb (JWST) para explorar a atmosfera exótica do LTT 9779 b, um raro 'Netuno ultraquente'. Os resultados foram publicados hoje na Nature Astronomy .

Ilustração de LTT 9779 b, o único Neptuno ultraquente conhecido. Este planeta orbita tão perto da sua estrela que a sua atmosfera é escaldante, brilhando com o seu próprio calor e refletindo a luz da estrela. Como sofre acoplamento de maré - mostrando sempre o mesmo lado para a sua estrela - uma metade está permanentemente à luz do dia enquanto a outra permanece na escuridão. As novas observações do JWST com o NIRISS revelam uma atmosfera dinâmica: ventos poderosos varrem o planeta, moldando nuvens minerais à medida que estas se condensam num arco branco e brilhante no lado ocidental, ligeiramente mais frio, do lado do dia. À medida que estas nuvens se deslocam para leste, evaporam-se sob o calor intenso, deixando o lado oriental do dia com céu limpo. Crédito: Benoit Gougeon, Universidade de Montréal 

O estudo oferece novos insights sobre os padrões climáticos extremos e propriedades atmosféricas deste fascinante exoplaneta, LTT 9779 b, que reside no chamado deserto quente de Netuno, uma categoria de planetas onde excepcionalmente poucos são conhecidos por existir. Enquanto planetas gigantes orbitando muito perto de suas estrelas hospedeiras – frequentemente chamados de Júpiteres quentes – são comumente detectados usando métodos atuais de descoberta de exoplanetas, Netunos ultraquentes como LTT 9779 b permanecem notavelmente raros.

"Encontrar um planeta desse tamanho tão perto de sua estrela hospedeira é como encontrar uma bola de neve que não derreteu no fogo", diz o estudante de pós-graduação Louis-Philippe Coulombe do Instituto Trottier de Pesquisa em Exoplanetas (IREx) da Université de Montréal, que liderou o estudo. "É um testamento da diversidade dos sistemas planetários e oferece uma janela para como os planetas evoluem sob condições extremas."

Um laboratório único para clima alienígena

Orbitando sua estrela hospedeira em menos de um dia, LTT 9779 b é submetido a temperaturas escaldantes que chegam a quase 2.000 °C em seu lado diurno. O planeta é bloqueado por maré (semelhante à Lua da Terra), o que significa que um lado está constantemente voltado para sua estrela enquanto o outro permanece em escuridão perpétua.

Apesar desses extremos, a equipe descobriu que o lado diurno do planeta hospeda nuvens reflexivas em seu hemisfério ocidental mais frio, criando um contraste impressionante com o lado oriental mais quente. "Este planeta fornece um laboratório único para entender como as nuvens e o transporte de calor interagem nas atmosferas de mundos altamente irradiados", diz Coulombe.

O Dr. Taylor, da Universidade de Oxford, trabalhou ao lado de Coulombe na análise dos dados. A dupla havia realizado anteriormente uma análise atmosférica inicial do espectro do planeta, cujos resultados foram publicados no The Astrophysical Journal Letters em 2024: "Nosso estudo original do espectro de transmissão sugeriu a necessidade de nuvens de alta altitude para explicar as observações; nosso estudo mais recente confirma a existência dessas nuvens", ele explica.

A análise da equipe, conduzida usando o JWST como parte do programa NEAT (NIRISS Exploration of Atmospheric Diversity of Transiting Exoplanets) Guaranteed Time Observation, descobriu uma assimetria na refletividade diurna do planeta. A equipe propôs que a distribuição desigual de calor e nuvens é impulsionada por ventos poderosos que transportam calor ao redor do planeta. Essas descobertas ajudam a refinar modelos que descrevem como o calor é transportado através de um planeta e a formação de nuvens em atmosferas de exoplanetas, ajudando a preencher a lacuna entre teoria e observação.

Mapeando a atmosfera de um Netuno ultraquente

A equipe de pesquisa estudou a atmosfera em detalhes analisando tanto o calor emitido pelo planeta quanto a luz que ele reflete de sua estrela. Para criar uma imagem mais clara, eles observaram o planeta em várias posições em sua órbita e analisaram suas propriedades em cada fase individualmente.

Eles descobriram nuvens feitas de materiais como minerais de silicato, que se formam no lado oeste ligeiramente mais frio do lado diurno do planeta. Essas nuvens reflexivas ajudam a explicar por que este planeta é tão brilhante em comprimentos de onda visíveis, refletindo grande parte da luz da estrela.

Ao combinar essa luz refletida com emissões de calor, a equipe foi capaz de criar um modelo detalhado da atmosfera do planeta. Suas descobertas revelam um equilíbrio delicado entre o calor intenso da estrela e a capacidade do planeta de redistribuir energia. O estudo também detectou vapor de água na atmosfera, fornecendo pistas importantes sobre a composição do planeta e os processos que governam seu ambiente extremo.

"Ao modelar a atmosfera do LTT 9779 b em detalhes, estamos começando a desvendar os processos que impulsionam seus padrões climáticos alienígenas", explica o professor Björn Benneke, coautor do estudo e orientador de pesquisa de Coulombe.

Implicações para a ciência dos exoplanetas

Este raro sistema planetário continua a desafiar a compreensão dos cientistas sobre como os planetas se formam, migram e perduram diante de forças estelares implacáveis. As nuvens reflexivas e a alta metalicidade do planeta podem lançar luz sobre como as atmosferas evoluem em ambientes extremos. O LTT 9779 b é um laboratório notável para explorar essas questões, oferecendo insights sobre os processos mais amplos que moldam a arquitetura dos sistemas planetários em toda a galáxia.

"Essas descobertas nos dão uma nova lente para entender a dinâmica atmosférica em gigantes gasosos menores", diz Coulombe. "Este é apenas o começo do que o JWST revelará sobre esses mundos fascinantes." Outros instrumentos também estão sendo usados ​​para estudar de forma abrangente esses raros sistemas planetários: "Ainda não terminamos de juntar as informações sobre este planeta", conclui o Dr. Taylor. "Atualmente, estamos usando observações do Telescópio Espacial Hubble e do Very Large Telescope para estudar a estrutura da nuvem do lado diurno com mais detalhes para aprender o máximo possível."

Universidade de Oxford